DE202011000228U1

DE202011000228U1 - Positioning element for inductive angle determination in rotary machines

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Publication number: DE202011000228U1
Application number: DE202011000228U
Authority: DE
Original assignee: Sumida Components and Modules GmbH
Current assignee: Sumida Components and Modules GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2021-02-01

Abstract

Lagegeber zum Anbringen an einem Rotor einer Maschine zur Erzeugung positionsabhängiger Wirbelstromverluste in einer vom Rotor mit definiertem Abstand positionierten Sensorspule in Abhängigkeit einer Rotationsbewegung des Rotors, mit:
einem Grundkörper,
einer mit dem Grundkörper in Verbindung stehenden Geberspur aus elektrisch leitfähigem Material, die einen in radialer Richtung variierenden Rand und einen kreisförmigen Rand aufweist,
wobei der Grundkörper und die Geberspur so ausgebildet sind, dass ein durch den Grundkörper in der Sensorspule hervorgerufener Wirbelstromverlust gleich oder kleiner ist als ein durch die Geberspur an einer Position mit minimaler Spurbreite hervorgerufener Wirbelstromverlust.Position sensor for mounting on a rotor of a machine for generating position-dependent eddy current losses in a sensor coil positioned at a defined distance from the rotor in dependence on a rotational movement of the rotor, with:
a basic body,
an encoder track of electrically conductive material in communication with the base body, which has a radially varying edge and a circular edge,
wherein the base body and the encoder track are formed such that an eddy current loss caused by the main body in the sensor coil is equal to or smaller than an eddy current loss caused by the encoder track at a position with minimum track width.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Wirbelstromsensoranordnungen, in denen eine Position eines Geberelements relativ zu einer Spulenanordnung auf der Grundlage positionsabhängiger Wirbelstromverluste ermittelt wird, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Geberelement für eine derartige Sensoranordnung.The present invention relates generally to eddy current sensor assemblies in which a position of a donor element relative to a coil assembly is determined based on positional eddy current losses, and more particularly, the present invention relates to a donor element for such a sensor assembly.

In vielen technischen Bereichen ist es erforderlich, die Position eines sich bewegenden Objekts mit einer durch die jeweiligen Einsatzzwecke diktierten Genauigkeit zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche Sensorsysteme entwickelt, in denen zumindest die relative Position zwischen zwei Elementen mit ausreichend hoher Präzision durch beispielsweise optische, elektrische, magnetische und andere Wechselwirkungen gemessen werden kann. Insbesondere in technischen Bereichen, in denen sehr anspruchsvolle Umgebungsbedingungen vorherrschen, etwa hohe Betriebstemperaturen in Verbindung mit hohen magnetischen Feldern, die z. B. durch hohe Betriebsströme hervorgerufen werden können, werden häufig Sensoranordnungen eingesetzt, in denen die positionsabhängige Erzeugung von Wirbelströmen zur Ermittlung der Position einer Komponente herangezogen wird. Dazu wird in einigen Beispielen einer derartigen Wirbelstromsensoranordnung die durch Wirbelströme hervorgerufene Dämpfung einer oder mehrerer Spulen erfasst, wobei die eine oder die mehreren Spulen als ortsfeste Komponenten vorgesehen sind, und eine bewegte Komponente eine Spur bzw. eine Leitbahn aus einem geeigneten Material aufweist, die zu einer positionsabhängigen Wirbelstromerzeugung und damit Dämpfung führt. Auf der Grundlage diese ortsabhängigen Wirbelstromerzeugung kann somit durch eine Korrelation der hervorgerufenen Dämpfung, die beispielsweise auf der Grundlage einer Frequenzänderung, Phasenänderung, Amplitudenänderung oder einer Kombination dieser Größen ermittelt werden kann, und der besonderen Gestalt der Spur die Position des sich bewegenden Lagegebers im Verhältnis zu der einen oder der mehreren ortsfesten Spulen bestimmt werden.In many technical fields it is necessary to determine the position of a moving object with an accuracy dictated by the respective purposes. For this purpose, numerous sensor systems have been developed in which at least the relative position between two elements can be measured with sufficiently high precision by, for example, optical, electrical, magnetic and other interactions. Especially in technical areas where very demanding environmental conditions prevail, such as high operating temperatures in conjunction with high magnetic fields, the z. B. can be caused by high operating currents, sensor arrays are often used in which the position-dependent generation of eddy currents is used to determine the position of a component. To this end, in some examples of such an eddy current sensor arrangement, the attenuation caused by eddy currents of one or more coils is detected, wherein the one or more coils are provided as stationary components, and a moving component has a track of a suitable material which a position-dependent eddy current generation and thus attenuation leads. On the basis of this location-dependent eddy current generation, the position of the moving position sensor can thus be determined by correlating the induced attenuation, which can be determined for example based on a frequency change, phase change, amplitude change or a combination of these variables, and the particular shape of the track the one or more stationary coils are determined.

Eine wichtige Anwendung in dieser Hinsicht ist die Bestimmung der Lage eines Rotors einer elektrischen Maschine, um damit Ansteuersignale für das Zuführen geeigneter Strom- und Spannungswerte zu ermitteln. Beispielsweise ist es für viele Anwendungszwecke, in denen sehr variable Drehgeschwindigkeiten und eine moderat große Steuerungsbandbreite für die elektrische Maschine erforderlich sind, wichtig, die Spannungs- bzw. Stromwerte mit hoher zeitlicher Auflösung einzuprägen, wobei in vielen Fällen eine relativ präzise Bestimmung der Lage des Rotors erforderlich ist. So ist es für eine effiziente Betriebsweise von etwa permanent erregten Synchronmaschinen oder auch bürstenlosen Gleichstrommaschinen wichtig, die Stellung des Rotors entsprechend der verwendeten Polzahl der Magnete innerhalb eines Winkelabschnitts mit guter Genauigkeit zu kennen, um die Statorwicklungen mit einem geeigneten Muster bestromen zu können, so dass sich die gewünschte Betriebsweise einstellt. Häufig werden dazu berührungslose Sensormechanismen verwendet, in denen z. B. auf magnetischen Schaltern oder Hallsensoren beruhende Sensoranordnungen eingesetzt werden, die jedoch relativ aufwendig und auch störempfindlich sind, wobei auch in der Regel die erforderliche räumliche Auflösung für viele Anwendungszwecke nicht erreicht wird. Da insbesondere in Anwendungen zur Erfassung der Winkelposition häufig eine räumlich enge Kopplung des Geberelements mit dem Rotor der elektrischen Maschine erforderlich ist, können in der Nähe des Geberelements hohe Ströme bzw. Magnetfelder und auch relativ hohe Temperaturen auftreten, so dass sich hier Sensoren gemäß dem Wirbeistromprinzip besonders bewährt haben, da sie einerseits so aufgebaut werden können, dass sie durch hohe externe Magnetfelder nicht wesentlich gestört werden und andererseits eine hohe räumliche Auflösung der Rotorlage auch zum Zeitpunkt der Initialisierung der Sensoranordnung ermöglichen.An important application in this regard is the determination of the position of a rotor of an electric machine in order to determine therewith drive signals for supplying suitable current and voltage values. For example, for many applications in which very variable rotational speeds and moderately large control bandwidth are required for the electric machine, it is important to impress the voltage values with high temporal resolution, in many cases a relatively accurate determination of the position of the rotor is required. So it is important for an efficient operation of about permanent magnet synchronous machines or brushless DC machines to know the position of the rotor according to the number of poles of the magnets used within an angular range with good accuracy in order to energize the stator windings with a suitable pattern, so that the desired mode of operation is established. Frequently, non-contact sensor mechanisms are used in which z. B. based on magnetic switches or Hall sensors sensor arrays are used, however, which are relatively complex and susceptible to interference, which also usually the required spatial resolution for many applications is not achieved. Since, in particular in applications for detecting the angular position, a spatially close coupling of the transmitter element to the rotor of the electrical machine is required, high currents or magnetic fields and also relatively high temperatures can occur near the transmitter element, so that here sensors according to the vortex principle have proven particularly useful because they can on the one hand be constructed so that they are not significantly disturbed by high external magnetic fields and on the other hand allow a high spatial resolution of the rotor position at the time of initialization of the sensor arrangement.

Bei derartigen konventionellen Sensoranordnungen wird typischerweise ein Geberrad eingesetzt, das beispielsweise mit dem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelt ist und dessen Umfang eine geeignet ausgebildete Geberspur aufweist, beispielsweise in Form eines sich sinusförmig ändernden Metallleiters, etwa aus Kupfer oder Aluminium, die von einer Spulenanordnung ausgelesen wird. Dieses Geberrad ist somit in mechanischem Kontakt mit dem Rotor der elektrischen Maschine und muss daher neben der gewünschten Störsicherheit im Hinblick auf hohe magnetische Felder auch den weiteren den Betriebsbedingungen der elektrischen Maschine, beispielsweise im Hinblick auf die vorherrschenden Temperaturen, den erforderlichen Drehzahlbereich, und dergleichen angepasst sein. Andererseits ist im Hinblick auf die Integration des Wirbelstromsensorsystems eine hohe gleichbleibende Präzision des Lagegebers auch bei einer Massenfertigung erforderlich, um eine gleichmäßige Funktion der Winkelsensorsysteme ohne aufwendige Justierarbeiten bei der Installation in der Endanwendung zu ermöglichen. In konventionellen Geberrädern erfordern daher in der Regel die anspruchsvollen mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf die Festigkeit, Laufruhe sowie die erforderlichen elektrischen Eigenschaften, d. h. die positionsabhängige Einstellung der Leitfähigkeit mittels einer sich etwa sinusförmig ändernden Spur, einen entsprechenden Aufwand bei der Fertigung der Geberräder, deren Endmontage und Justierung.In such conventional sensor arrangements, a transmitter wheel is typically used which is coupled, for example, to the rotor of the electrical machine and whose circumference has a suitably designed transmitter track, for example in the form of a sinusoidally changing metal conductor, for example made of copper or aluminum, which is read out by a coil arrangement , This encoder wheel is thus in mechanical contact with the rotor of the electric machine and therefore must be adapted not only to the desired interference immunity with regard to high magnetic fields but also the operating conditions of the electric machine, for example with regard to the prevailing temperatures, the required speed range, and the like be. On the other hand, in view of the integration of the eddy current sensor system, a high constant precision of the position sensor is also required in a mass production in order to enable a uniform function of the angle sensor systems without complicated adjustments during installation in the end use. In conventional donor wheels, therefore, the demanding mechanical properties generally require in terms of strength, smoothness and the required electrical properties, d. H. the position-dependent adjustment of the conductivity by means of an approximately sinusoidally changing track, a corresponding effort in the production of the encoder wheels, their final assembly and adjustment.

Angesichts der zuvor beschriebenen Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Geberelement für eine Sensoranordnung auf Wirbelstrombasis bereitzustellen, in welchem die Eigenschaften für mechanische Stabilität und Präzision in Verbindung mit dem erforderlichen elektrischen Verhalten verbessert und/oder diese Eigenschaften bei reduziertem Aufwand erreicht werden können. In view of the situation described above, it is an object of the present invention to provide a sensor element for a vortex-current sensor arrangement in which the mechanical stability and precision properties can be improved in conjunction with the required electrical behavior and / or these properties can be achieved with reduced effort ,

Generell wird erfindungsgemäß ein Lagegeber und ein damit aufgebautes Winkelpositionssensorsystem bereitgestellt, in welchem insbesondere die Störanfälligkeit im Hinblick auf Positionierungenauigkeiten bei der Installation des Winkelpositionssensorsystems verringert wird, wobei die Ausbildung der Geberspur im Lagegeber bei reduziertem Aufwand für die Herstellung erreicht werden. Dazu ist die Geberspur des Lagegebers so ausgebildet, dass zumindest bei einer radialen Verschiebung im wesentlichen keine zusätzlichen Störsignalbeiträge in den Spulen des Sensorsystems erzeugt werden. Des weiteren wird erfindungsgemäß der Lagegeber in Verbindung mit einem Grundkörper oder als Grundkörper bereitgestellt, der mit der Geberspur in geeigneter Weise in Verbindung ist, wobei der Anteil an einem „Nutzsignal”, das von dem Grundkörper erzeugt wird, zumindest nicht größer ist als ein gewünschtes Nutzsignal, das von der Geberspur an der Position mit minimaler Geberspurbreite hervorgerufen wird.In general, according to the invention, a position sensor and an angular position sensor system constructed therewith are provided, in which, in particular, the susceptibility to interference with respect to positioning inaccuracies during the installation of the angular position sensor system is reduced, whereby the training of the encoder track in the position sensor is achieved with reduced expenditure for the production. For this purpose, the encoder track of the position sensor is designed so that at least during a radial displacement substantially no additional Störsignalbeiträge be generated in the coils of the sensor system. Furthermore, according to the invention, the position sensor is provided in conjunction with a base body or as a base body which is suitably connected to the encoder track, wherein the proportion of a "useful signal" generated by the base body is at least not greater than a desired one Useful signal caused by the encoder track at the position with the minimum encoder track width.

Erfindungsgemäß wird daher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch einen Lagegeber zum Anbringen an einem Rotor einer Maschine zur Erzeugung positionsabhängiger Wirbelstromverluste in einer vom Rotor mit definiertem Abstand positionierten Sensorspule in Abhängigkeit einer Rotationsbewegung des Rotors. Der Lagegeber weist einen Grundkörper auf und eine mit dem Grundkörper in Verbindung stehende Geberspur aus elektrisch leitfähigem Material, die einen in radialer Richtung variierenden Rand und einen kreisförmigen Rand aufweist. Der Grundkörper und die Geberspur sind dabei so ausgebildet, dass ein durch den Grundkörper in der Sensorspule hervorgerufener Wirbelstromverlust gleich oder kleiner ist als ein durch die Geberspur an einer Position mit minimaler Spurbreite hervorgerufener Wirbelstromverlust.According to one aspect of the present invention, therefore, the above-mentioned object is achieved by a position sensor for attachment to a rotor of a machine for generating position-dependent eddy current losses in a sensor coil positioned at a defined distance from the rotor in response to a rotational movement of the rotor. The position sensor has a main body and an encoder track of electrically conductive material which is in communication with the main body and has a radially varying edge and a circular edge. The main body and the encoder track are designed such that an eddy current loss caused by the main body in the sensor coil is equal to or less than an eddy current loss caused by the encoder track at a position with a minimum track width.

Mit diesem Aufbau trägt also nur ein Rand der Geberspur zu einem variablen winkelabhängigen Nutzsignal bei, während der zweite kreisförmige Rand keinen Beitrag leistet, so dass bei einer Verschiebung der Geberspur in radialer Richtung innerhalb der Breite einer entsprechenden Spule eines Erfassungssystems im Wesentlichen keine Änderung der Nutzsignalgröße auftritt. Ferner wird durch den kreisförmigen Rand eine effiziente Ankopplung an den Grundkörper ermöglicht, der aber seinerseits erfindungsgemäß keinen oder einen deutlich geringeren Beitrag zum Nutzsignal leistet, so dass bei einer Überdeckung einer entsprechenden Spule durch den Grundkörper keine nennenswerte Signaländerung auftritt. Das Vorsehen des Grundkörpers mit reduziertem oder nahezu neutralem Wirbelstromverhalten und der Geberspule, die zumindest einen kreisförmigen Rand besitzt, erlaubt somit einen hohen Grad an Flexibilität bei der Herstellung des Lagegebers, wobei eine entsprechende Profilierung und ein damit verbundener Herstellungsaufwand nur an einem Rand der Geberspur erforderlich sind. Das unterschiedliche Wirbelstromverhalten des Grundkörpers und der Geberspur kann durch viele geeignete Maßnahmen erreicht werden, etwa durch Auswahl geeigneter Materialien für den Grundkörper und für die Geberspur, die zu dem gewünschten unterschiedlichen Wirbelstromverhalten führen, während in anderen Fällen ein im Wesentlichen kontinuierliches Material für den Grundkörper und die Geberspur verwendet werden kann, wobei das unterschiedliche Wirbelstromverhalten durch eine geeignete geometrische Anordnung der Geberspur im Verhältnis zu dem Grundkörper erreicht wird.With this structure, therefore, only one edge of the encoder track contributes to a variable angle-dependent useful signal, while the second circular edge makes no contribution, so that when shifting the encoder track in the radial direction within the width of a corresponding coil of a detection system substantially no change in the useful signal occurs. Furthermore, an efficient coupling to the base body is made possible by the circular edge, which in turn according to the invention makes no or a significantly smaller contribution to the useful signal, so that no noteworthy signal change occurs when a corresponding coil is covered by the base body. The provision of the base body with reduced or almost neutral eddy current behavior and the encoder coil, which has at least one circular edge, thus allows a high degree of flexibility in the production of the position sensor, with a corresponding profiling and a related manufacturing effort required only at one edge of the encoder track are. The different eddy current behavior of the base body and the encoder track can be achieved by many suitable measures, for example by selecting suitable materials for the base body and for the encoder track, which lead to the desired different eddy current behavior, while in other cases a substantially continuous material for the main body and the encoder track can be used, wherein the different eddy current behavior is achieved by a suitable geometric arrangement of the encoder track in relation to the main body.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Geberspur als eine Erhebung gegenüber einer Oberfläche eines Grundkörpers ausgebildet. Dadurch kann bereits durch eine geometrische Gestaltung des Lagegebers ein unterschiedliches Wirbelstromverhalten erreicht werden, da sich auf Grund der Erhabenheit der Geberspur in Bezug auf eine dem Sensorspulensystem zugewandte Oberfläche des Grundkörpers ein unterschiedlicher Abstand in axialer Richtung zu der Spulenanordnung ergibt, so dass selbst bei gleicher Materialbeschaffenheit der Oberfläche und der Geberspur ein unterschiedliches Wirbelstromverhalten erreicht wird. In einer anschaulichen Ausführungsform ist dabei die Gebespur als ein Teil des Grundkörpers ausgebildet, wobei durch eine entsprechende Verformung des Grundkörpers eine Oberfläche entsteht, die im Vergleich zu einer Oberfläche der Geberspur abgesenkt ist und damit einen größeren axialen Abstand im montierten Zustand eines entsprechenden Sensorsystems besitzt. Auf diese Weise kann der Lagegeber mit sehr geringem Herstellungsaufwand gefertigt werden, da beispielsweise ein geeignetes Grundmaterial, etwa in Form von Aluminium, Stahl, leitendem Kunststoff, und dergleichen in geeigneter Weise verwendet und bearbeitet werden kann, beispielsweise gegossen oder als gegebenes Materialstück hergestellt werden kann, das nachfolgend entsprechend in die geeignete Form gebracht wird, und dergleichen. Der äußere Rand der Geberspur kann dann durch geeignete maschinelle Bearbeitung in die gewünschte variierende Gestalt gebracht werden, oder aber der variierende Rand wird bereits bei der anfänglichen Herstellung des Grundkörpers strukturiert.In an advantageous embodiment, the encoder track is formed as a survey relative to a surface of a base body. As a result, a different eddy current behavior can already be achieved by a geometric design of the position sensor, since due to the grandeur of the encoder track with respect to a the sensor coil system facing surface of the body results in a different distance in the axial direction to the coil assembly, so that even with the same material properties the surface and the encoder track a different eddy current behavior is achieved. In one illustrative embodiment, the Gebespur is formed as a part of the base body, wherein a surface is formed by a corresponding deformation of the base body, which is lowered compared to a surface of the encoder track and thus has a greater axial distance in the assembled state of a corresponding sensor system. In this way, the position encoder can be manufactured with very low production costs, since for example a suitable base material, such as in the form of aluminum, steel, conductive plastic, and the like can be suitably used and processed, for example, cast or produced as a given piece of material , which is subsequently appropriately shaped, and the like. The outer edge of the donor track can then be brought into the desired varying shape by suitable machining, or else the varying edge is already structured during the initial production of the main body.

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Erhabenheit der Geberspur im Vergleich zu einer Oberfläche des Grundkörpers dadurch erzielt werden, dass bereits beim Grundkörper eine entsprechende geometrische Profilierung erfolgt und nachfolgend eine Beschichtung mit einem geeigneten leitenden Material aufgebracht wird. In noch anderen Ausführungsformen wird eine entsprechende profilierte Beschichtung aus einem geeigneten leitenden Material, etwa Kupfer, Aluminium, Graphit, und dergleichen mit einer gewünschten Schichtdicke auf das Basismaterial des Grundkörpers aufgebracht, so dass sich entsprechend der Schichtdicke des leitenden Materials die Erhabenheit der Geberspur ergibt. Eine „Beschichtung” kann auch erreicht werden, indem ein entsprechend vorgeformtes eigenstabiles Material, etwa ein Blech, etc. als Geberspur auf dem Grundkörper aufgebracht wird. In other embodiments, the grandeur of the encoder track can be achieved in comparison to a surface of the base body in that already in the body a corresponding geometric profiling takes place and subsequently a coating with a suitable conductive material is applied. In yet other embodiments, a corresponding profiled coating of a suitable conductive material, such as copper, aluminum, graphite, and the like is applied with a desired layer thickness on the base material of the base body, so that according to the layer thickness of the conductive material, the grandeur of the encoder track results. A "coating" can also be achieved by applying a correspondingly preformed intrinsically stable material, such as a metal sheet, etc. as a donor track on the base body.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der in radialer Richtung variierende Rand radial innerhalb des kreisförmigen Randes angeordnet. In dieser Bauweise ergibt sich somit eine günstige Form für die Geberspur, beispielsweise im Hinblick auf ein Anbringen an dem Grundkörper, wenn dieser als ein äußerer Ring vorgesehen ist, während in anderen Fällen, wenn der äußere Rand auch der äußerste Rand des Lagegebers ist, ein robuster und relativ unempfindlicher Randbereich für den Lagegeber bereitgestellt wird.In a further advantageous embodiment, the edge varying in the radial direction is arranged radially inside the circular edge. In this construction thus results in a favorable shape for the encoder track, for example, with regard to an attachment to the base body, if this is provided as an outer ring, while in other cases, when the outer edge is also the outermost edge of the position sensor, a robust and relatively insensitive edge region is provided for the position encoder.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt der in radialer Richtung variierende Rand radial außerhalb des kreisförmigen Randes. In diesem Falle kann der Lagegeber in sehr flexibler Weise hergestellt werden, beispielsweise kann am Umfang eines geeigneten Werkstückes die gewünschte Kontur durch eine beliebige geeignete maschinelle Bearbeitung erzeugt werden.In a further advantageous embodiment, the edge varying in the radial direction lies radially outside the circular edge. In this case, the position encoder can be made in a very flexible manner, for example, the desired contour can be generated by any suitable machining on the circumference of a suitable workpiece.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Geberspur auf einem Träger aufgebracht, der aus einem anderen Material hergestellt ist als der Grundkörper. Auf diese Weise können der Grundkörper und die Geberspur durch vollständig voneinander unabhängige Fertigungsverfahren hergestellt werden, so dass etwa der Grundkörper aus einem kostengünstigen Material aufgebaut werden kann, wohingegen der Träger für die Geberspur durch ein beliebiges geeignetes Material bereitgestellt werden kann, so dass die Geberspur in gewünschter Weise aufgebracht wird. Dazu eignen sich viele Materialien, etwa auch Trägermaterialien, wie sie in der Leiterplattentechnologie, in der Halbleiterfertigung, und dergleichen eingesetzt werden. Dadurch kann die Geberspur, beispielsweise durch Lithographieverfahren, in sehr kostengünstiger Weise auf einem geeigneten Träger erzeugt werden, während andererseits der Grundkörper mit dem gewünschten Wirbelstromverhalten durch andere Verfahren, etwa Spritzgießen und dergleichen, hergestellt werden kann.In a further advantageous embodiment, the encoder track is applied to a carrier which is made of a different material than the main body. In this way, the main body and the encoder track can be made by completely independent manufacturing processes, so that about the base body can be constructed of a low-cost material, whereas the carrier for the encoder track can be provided by any suitable material, so that the encoder track in desired manner is applied. For this purpose, many materials, such as support materials, such as those used in printed circuit board technology, in semiconductor manufacturing, and the like are suitable. As a result, the encoder track, for example by lithography, can be produced on a suitable carrier in a very cost-effective manner, while on the other hand the base body with the desired eddy current behavior can be produced by other methods, such as injection molding and the like.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Geberspur als eine zusammenhängende Spur ausgebildet, so dass sich dadurch kontinuierliche Nutzsignale bei der Rotation des Rotors ergeben und auch bei Stillstand für jede beliebige Position ein Signal erhalten wird, die dann effizient ausgewertet werden können.In an advantageous embodiment, the encoder track is formed as a continuous track, so that this results in continuous useful signals in the rotation of the rotor and even at standstill for any position a signal is obtained, which can then be evaluated efficiently.

In einer Ausführungsform weist die Geberspur in Umfangsrichtung räumlich periodische Abschnitte mit jeweils variabler Spurbreite auf. Auf diese Weise kann ein gewünschtes variierendes Muster entsprechend über den Umfang hinweg wiederholt werden, um damit in etwa maschinentypische Eigenschaften nachzubilden, etwa die Anzahl der Polpaare, etc., so dass eine geeignete elektrische Ansteuerung der Maschine möglich ist.In one embodiment, the encoder track in the circumferential direction spatially periodic sections each having a variable track width. In this way, a desired varying pattern can be repeated correspondingly over the circumference in order to simulate machine-typical properties, such as the number of pole pairs, etc., so that a suitable electrical control of the machine is possible.

In vorteilhaften Ausführungsformen ist der in radialer Richtung variierende Rand der Geberspur einer Funktion nachgebildet, die aus der Sinusfunktion und/oder Kosinusfunktion erzeugt ist. Auf Grund der entsprechend durch den variierenden Rand dargestellten Funktion lässt sich somit ein eindeutiges und gut auswertbares Signal erzeugen, so dass auch bei der Signalaufbereitung ein hoher Grad an Zuverlässigkeit erreicht wird. In besonderen Ausführungsformen ist die Geberspur der Sinusfunktion bzw. der Kosinusfunktion nachgebildet, so dass sich dann eine effiziente Auswertung der Winkelinformation ergibt. In anderen Ausführungsformen werden jedoch beliebige aus der Kosinus- und Sinusfunktion erzeugbare Funktionen verwendet, wobei die Signalaufbereitung dann der entsprechenden tatsächlichen Gestalt der Geberspur entsprechend angepasst ist. Es können aber auch beliebige andere Spuren Verwendung finden, so lange ein einzigartiges Wirbelstromverhalten für jede Winkelposition zumindest über den vollen elektrischen Winkelbereich erhalten wird.In advantageous embodiments, the radially varying edge of the encoder track is modeled on a function that is generated from the sine function and / or cosine function. On the basis of the function represented correspondingly by the varying edge, it is therefore possible to generate a clear and easily evaluable signal, so that a high degree of reliability is achieved even in the signal conditioning. In particular embodiments, the encoder track of the sine function or the cosine function is modeled, so that then results in an efficient evaluation of the angle information. However, in other embodiments, any functions that can be generated from the cosine and sine functions are used, the signal conditioning then being adapted to the corresponding actual shape of the encoder track. However, any other tracks can be used as long as a unique eddy current behavior is obtained for each angular position at least over the full electrical angle range.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch ein Winkelpositionssensorsystem für einen Rotor einer Maschine. Das Winkelpositionssensorsystem umfasst eine oder mehrere Sensorspulen, die in einem vordefinierten Abstand zu dem Rotor positionierbar sind und eine definierte Abmessung in radialer Richtung besitzen. Des weiteren umfasst das Winkelpositionssensorsystem einen Lagegeber, wie er zuvor bereits beschrieben ist, oder wie er auch in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist, wobei dieser an dem Rotor befestigt werden kann und wobei dessen maximale Geberspurbreite kleiner ist als die definierte Abmessung der Sensorspule.According to another aspect of the present invention, the above object is achieved by an angular position sensor system for a rotor of a machine. The angular position sensor system comprises one or more sensor coils, which are positionable at a predefined distance to the rotor and have a defined dimension in the radial direction. Furthermore, the angular position sensor system comprises a position sensor as already described above or as also shown in the following detailed description, which can be attached to the rotor and whose maximum encoder track width is smaller than the defined dimension of the sensor coil.

In dem erfindungsgemäßen Winkelpositionssensorsystem kann insbesondere durch den Aufbau des Lagegebers ein hoher Grad an Störsicherheit erreicht werden, wie dies auch zuvor beschrieben ist, da insbesondere bei einer radialen Verschiebung der Geberspur in Bezug auf die eine oder mehreren Sensorspulen kein nennenswerter Beitrag zum Nutzsignal durch den Grundkörper hervorgerufen wird. D. h., auf Grund der kleineren Abmessung der maximalen Geberspurbreite im Verhältnis zu der entsprechenden radialen Abmessung der einen oder mehreren Sensorspulen führt eine Verschiebung der Geberspur innerhalb der Spule im Wesentlichen zu keiner Signaländerung, so dass daher ein hoher Grad an Robustheit im Hinblick auf die Montage des Sensorsystems erreicht wird. Dadurch lässt sich auch eine dem Sensorsystem nachgeordnete Signalverarbeitung in ihrer Zuverlässigkeit verbessern, was insbesondere vorteilhaft ist in äußerst anspruchsvollen Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise in Automobilen angetroffen werden. In the angular position sensor system according to the invention, a high degree of interference immunity can be achieved in particular by the structure of the position sensor, as also described above, since in particular with a radial displacement of the encoder track with respect to the one or more sensor coils no significant contribution to the useful signal through the body is caused. That is, due to the smaller dimension of the maximum donor track width relative to the corresponding radial dimension of the one or more sensor coils, displacement of the donor track within the reel will not substantially change the signal, thus providing a high degree of robustness with respect to the assembly of the sensor system is achieved. As a result, a signal processing downstream of the sensor system can also be improved in its reliability, which is particularly advantageous in extremely demanding environmental conditions, such as those found in automobiles, for example.

Weitere Ausführungsformen sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen auch aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wobei auf die angefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:Further embodiments are defined in the appended claims and will become apparent from the following detailed description, wherein reference is made to the attached drawings, in which:

1a schematisch eine perspektivische Aufrissansicht eines Winkelpositionssensorsystems zeigt, das im Zusammenwirken mit einer Rotationsmaschine Synchronmaschine, etwa einer Asynchronmaschine, einer Synchronmaschine, einem bürstenlosen Gleichstrommotor, und dergleichen Verwendung findet, wobei ein Lagegeber mit höherer Störanfälligkeit bereitgestellt ist, 1a schematically shows an exploded perspective view of an angular position sensor system used in conjunction with a rotary machine synchronous machine, such as an asynchronous machine, a synchronous machine, a brushless DC motor, and the like, wherein a position sensor is provided with higher susceptibility,

1b eine schematische Seitenansicht des Winkelpositionssensorsystems gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt, 1b 3 shows a schematic side view of the angular position sensor system according to illustrative embodiments,

1c schematisch eine Sensorspulenanordnung zeigt, die in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Geberspur mit einem kreisförmigen und einem profilierten Rand Verwendung findet, um damit geeignete Sensorsignale zu erzeugen, 1c schematically shows a sensor coil arrangement, which is used in conjunction with a donor track according to the invention with a circular and a profiled edge, in order to produce suitable sensor signals,

1d schematisch eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lagegebers zeigt, der einen Grundkörper und eine Geberspur aufweist, die sich in ihrem Wirbelstromverhalten bei vorgegebener Anordnung einer oder mehrerer Sensorspulen deutlich unterscheiden, 1d schematically shows a perspective view of a position sensor according to the invention, which has a main body and a sensor track, which differ significantly in their eddy current behavior with a predetermined arrangement of one or more sensor coils,

1e schematisch eine Draufsicht des Lagegebers aus 1d zeigt, 1e schematically a plan view of the position sensor 1d shows,

1f schematisch eine Schnittansicht des Lagegebers zeigt, wobei dieser einen geeignet ausgebildeten Grundkörper aus leitendem Material aufweist, wovon ein Teil gleichzeitig auch als Geberspur dient, 1f schematically shows a sectional view of the position sensor, wherein this has a suitably designed base body made of conductive material, of which one part also serves as a donor track,

1g und 1h schematisch Querschnittsansichten des Lagegebers zeigen, wobei ein Grundkörper mit erhabener Randstruktur gezeigt ist, wobei die Geberspur durch eine leitende Beschichtung gemäß anschaulicher Ausführungsformen vorgesehen ist, 1g and 1h schematically show cross-sectional views of the position sensor, wherein a base body is shown with a raised edge structure, wherein the encoder track is provided by a conductive coating according to illustrative embodiments,

1i bis 1k weitere Querschnittsansichten des Lagegebers zeigen, wobei der Grundkörper und die Geberspur so ausgebildet sind, dass das unterschiedliche Wirbelstromverhalten erreicht wird, indem der Grundkörper aus einem nicht leitenden Material aufgebaut ist; und 1i to 1k show further cross-sectional views of the position sensor, wherein the base body and the encoder track are formed so that the different eddy current behavior is achieved by the main body is constructed of a non-conductive material; and

1l bis 1n Draufsichten des Lagegebers gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigen, wobei der kreisförmige Rand des Lagegebers radial innerhalb oder radial außerhalb des profilierten bzw. variablen Randes ausgebildet ist. 1l to 1n Plan views of the position sensor according to further illustrative embodiments show, wherein the circular edge of the position sensor is formed radially inside or radially outside of the profiled or variable edge.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.With reference to the accompanying drawings, further illustrative embodiments of the present invention will now be described.

1a zeigt eine perspektivische Aufrissansicht, in welcher ein Winkelpositionssensorsystem 150 in Verbindung mit einer Rotationsmaschine 140 verwendet ist. Die Maschine 140 weist einen Stator 141 auf, der beispielsweise in Form von geeignet ausgebildeten Wicklungen entsprechend den gewünschten Eigenschaften der Maschine 140 vorgesehen ist. Ein Rotor 142 besitzt einen geeigneten Aufbau, so dass bei der Beaufschlagung des Stators 141 mit geeigneten Spannungen und Strömen ein Drehmoment in dem Rotor 142 hervorgerufen wird. Die Maschine 140 kann dabei eine Asynchronmaschine, eine permanent erregte Synchronmaschine, eine fremd erregte Synchronmaschine, ein bürstenloser Gleichstrommotor, ein Reduktanzmotor, und dergleichen sein, wobei typischerweise in diesen Maschinen eine präzise Kenntnis der Winkelposition des Rotors 142, zumindest über den gesamten elektrischen Winkelbereich der Maschine 140 erforderlich oder zumindest für eine effiziente Steuerung vorteilhaft ist. Die Maschine 140 kann dabei von beliebiger Größe und von beliebigem Aufbau sein, wie dies für die entsprechende Anwendung erforderlich ist. Als Beispiel sei eine elektrische Maschine im Leistungsbereich von wenigen kW bis zu mehreren 100 kW genannt, wie sie typischerweise in Fahrzeugen Verwendung finden, in denen ein rein elektrischer Antrieb oder auch ein kombinierter Antrieb mit einem weiteren Motor zum Einsatz kommt. Andere Einsatzzwecke für die Maschine 140 sind jedoch auch andere Antriebe, etwa wie sie in der Industrie für Servomotoren und dergleichen verwendet werden. 1a shows an exploded perspective view in which an angular position sensor system 150 in conjunction with a rotary machine 140 is used. The machine 140 has a stator 141 on, for example, in the form of suitably designed windings according to the desired properties of the machine 140 is provided. A rotor 142 has a suitable structure, so that when the stator 141 with suitable voltages and currents, a torque in the rotor 142 is caused. The machine 140 may be an asynchronous machine, a permanent magnet synchronous machine, a foreign excited synchronous machine, a brushless DC motor, a Reduktanzmotor, and the like, typically in these machines a precise knowledge of the angular position of the rotor 142 , at least over the entire electrical angular range of the machine 140 required or at least advantageous for efficient control. The machine 140 can be of any size and of any desired construction, as required for the corresponding application. As an example, an electric machine in the power range of a few kW to several 100 kW is called, as they are typically used in vehicles in which a purely electric drive or a combined drive with another motor is used. Other uses for the machine 140 However, they are also other drives, such as those used in industry for servomotors and the like.

Das Sensorsystem 150 umfasst einen erfindungsgemäßen Rotorlagegeber 100, der geeignet ausgebildet ist, um am Rotor 142 der Maschine 140 befestigt zu werden, so dass der Lagegeber 100 mechanisch mit dem Rotor 142 gekoppelt ist und der Lagegeber 100 daher die aktuelle Winkelposition des Rotors 142 repräsentiert. Zu diesem Zweck weist der Lagegeber 100 eine entsprechende Geberspur 101 auf, die geeignet aufgebaut ist, so dass darin Wirbelstromverluste hervorgerufen werden können, wobei deren Größe mit der aktuellen Winkelposition des Lagegebers 100 und damit des Rotors 142 korreliert ist. Wie eingangs bereits erläutert ist, ist das Wirbelstromprinzip ein sehr robustes und damit für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen geeignetes Sensorprinzip, wobei durch die einzigartige Formgebung der Geberstruktur 101 eine eindeutige Beziehung zur aktuellen Winkelposition erhalten wird. D. h. die Geberstruktur 101 besitzt eine variable Eigenschaft, die im vorliegenden Falle durch eine variable Spurbreite dargestellt ist, so dass sich für jede Winkelposition, zumindest innerhalb eines vollen elektrischen Umlaufs des Rotors 142 für jede Position eine eindeutig zugeordnete Spurbreite ergibt, so dass damit auch die von der Spurbreite abhängigen Wirbeistromverluste zu der Winkelposition korreliert sind. Es sollte beachtet werden, dass die Geberspur 101 entsprechend den Eigenschaften der Maschine 140 mehrere Abschnitte mit variabler Geberspurbreite aufweisen kann, die für sich einen vollständigen elektrischen Umlauf präsentieren, jedoch nur jeweils einen Teil einer vollständigen mechanischen Umdrehung des Rotors 142 repräsentieren. The sensor system 150 comprises a rotor position sensor according to the invention 100 , which is adapted to the rotor 142 the machine 140 to be attached so that the positioner 100 mechanically with the rotor 142 is coupled and the positioner 100 therefore the current angular position of the rotor 142 represents. For this purpose, the position provider 100 a corresponding encoder track 101 on, which is designed to be suitable so that eddy current losses can be caused therein, wherein the size of the current angular position of the position sensor 100 and thus the rotor 142 is correlated. As already explained, the eddy current principle is a very robust and therefore suitable for demanding environmental conditions sensor principle, with the unique shape of the encoder structure 101 a unique relationship with the current angular position is obtained. Ie. the donor structure 101 has a variable property, which is represented in the present case by a variable track width, so that for each angular position, at least within a full electrical revolution of the rotor 142 for each position results in a clearly assigned track width, so that thus the dependent of the track width Wirbeistromverluste are correlated to the angular position. It should be noted that the encoder track 101 according to the characteristics of the machine 140 may have a plurality of sections with a variable encoder track width, which present for a complete electrical circulation, but only a part of a complete mechanical revolution of the rotor 142 represent.

Erfindungsgemäß besitzt die Geberspur 101 einen in lateraler Richtung variierenden Rand 101p, der mit einem kreisförmigen Rand 101g somit die laterale Erstreckung der Geberspur 101 und damit die Breite der Geberspur 101 bestimmt. Des weiteren ist ein Grundkörper 102 vorgesehen, der mit der Geberspur 101 in geeigneter Weise in Verbindung steht, so dass eine mechanische Fixierung der Geberspur 101 an dem Grundkörper 102 erfolgt, um damit die mechanischen Anforderungen beim Einsatz in der Maschine 140 zu erfüllen. Die Maschine 140 kann beispielsweise für Drehzahlen im Bereich von 0 bis mehrere 10 000 Umdrehungen geeignet sein, so dass der Grundkörper 102 diesbezüglich entsprechend mechanisch aufgebaut ist, so dass ein Einsatz über den gesamten geforderten Drehzahlbereich zuverlässig möglich ist. Wie eingangs bereits erwähnt ist, weist der Grundkörper 102 ein anderes Wirbelstromverhalten im Vergleich zu der Geberspur 101 im Zusammenwirken mit einer Spulenanordnung 160 auf, so dass generell der Einfluss des Körpers 102 auf das von dem Lagegeber 100 erzeugte Nutzsignal gering und nahezu vernachlässigbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass ein axialer Abstand des Grundkörpers 102, bzw. einer darauf ausgebildeten Oberfläche 102o deutlich größer ist als der axialer Abstand der Geberspur 101 in Bezug auf die Spulenanordnung 160, so dass selbst bei minimalem Nutzsignal der Geberspur 101 der entsprechende Wirbelstromanteil im Grundkörper 102 deutlich kleiner ist, selbst wenn der Grundkörper 102 und die Geberspur 101 jeweils aus einem leitfähigen Material aufgebaut sind. In anderen Fällen, wie dies auch nachfolgend noch detaillierter erläutert ist, ist ein entsprechendes unterschiedliches Wirbelstromverhalten durch das Verwenden unterschiedlicher Materialien erreicht, wobei möglicherweise auch eine geeignete geometrische Konfiguration von Grundkörper 102 und Geberspur 101 Verwendung findet.According to the invention has the encoder track 101 a laterally varying edge 101p with a circular border 101g thus the lateral extent of the encoder track 101 and thus the width of the encoder track 101 certainly. Furthermore, it is a basic body 102 provided with the encoder track 101 is suitably connected, so that a mechanical fixation of the encoder track 101 on the body 102 to meet the mechanical requirements for use in the machine 140 to fulfill. The machine 140 For example, may be suitable for speeds in the range of 0 to several 10,000 revolutions, so that the main body 102 In this respect, it has a corresponding mechanical structure, so that use over the entire required speed range is reliably possible. As already mentioned, the basic body has 102 another eddy current behavior compared to the encoder track 101 in cooperation with a coil arrangement 160 on, so generally the influence of the body 102 to that of the positioner 100 generated useful signal is low and almost negligible. This can for example be accomplished by an axial distance of the base body 102 , or a surface formed thereon 102 o is significantly larger than the axial distance of the encoder track 101 with respect to the coil assembly 160 , so that even with minimal useful signal of the encoder track 101 the corresponding eddy current component in the main body 102 is significantly smaller, even if the main body 102 and the encoder track 101 are each constructed of a conductive material. In other cases, as will be explained in more detail below, a corresponding different eddy current behavior is achieved by using different materials, possibly also a suitable geometric configuration of basic body 102 and encoder track 101 Use finds.

Die Spulenanordnung 160 weist zumindest eine Spule (nicht gezeigt) auf, die entsprechend mit Wechselstrom beaufschlagt wird und deren Induktivität durch die Geberspur 101 beeinflusst ist, d. h. durch die darin lokal hervorgerufenen Wirbelströme, so dass ein lokal variierendes Signals aus der einen oder mehreren Spulen der Anordnung 160 gewonnen werden kann, das dann werter verarbeitet werden kann, um ein genaues Winkelpositionssignal zu erhalten, das wiederum zur Ansteuerung der Maschine 140 verwendbar ist oder auch für andere Steuerungszwecke genutzt werden kann.The coil arrangement 160 has at least one coil (not shown), which is acted upon by alternating current and their inductance through the encoder track 101 is influenced, that is, by the locally induced eddy currents, so that a locally varying signal from the one or more coils of the arrangement 160 can be recovered, which can then be processed werter to obtain an accurate angular position signal, which in turn to control the machine 140 is usable or can be used for other control purposes.

1b zeigt schematisch eine Seitenschnittansicht, in der das Sensorsystem 150 in geeigneter Weise zur Maschine 140 positioniert ist. Dazu ist der Lagegeber 100 an dem Rotor 142 zuverlässig befestigt, während die Spulenanordnung 160 in geeigneter Weise zu dem Lagegeber 100 mit einem vordefinierten axialen Abstand D positioniert ist. Die Spulenanordnung 160 ist dabei in radialer Richtung so dimensioniert, dass eine geeignete Abdeckung der Geberspur 101 erfolgt, wobei auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Geberspur mit zumindest einem kreisförmigen, also nicht profilierten Rand, eine radiale Fehljustierung, wie dies etwa durch F angegeben ist, keinen nennenswerten Einfluss auf die erhaltenen Ausgangssignale ausübt, da insbesondere der Grundkörper 102 im Wesentlichen nicht zum Nutzsignal beiträgt, wie dies zuvor erläutert ist. Ferner kann in dem System 150 bei Bedarf eine Auswerteelektronik 155 vorgesehen sein, die in geeigneter Weise die aus der Anordnung 160 gewonnenen Signale aufbereitet und ein geeignetes winkelabhängiges Signal bereitstellt, das für entsprechende Steuerungsaufgaben verwendbar ist. 1b schematically shows a side sectional view in which the sensor system 150 in a suitable way to the machine 140 is positioned. This is the position generator 100 on the rotor 142 reliably secured while the coil assembly 160 suitably to the position encoder 100 is positioned at a predefined axial distance D. The coil arrangement 160 is dimensioned in the radial direction so that a suitable cover of the encoder track 101 takes place, due to the inventive design of the encoder track with at least one circular, ie not profiled edge, a radial misalignment, as indicated by F, no appreciable influence on the output signals obtained, since in particular the main body 102 essentially does not contribute to the useful signal, as explained above. Furthermore, in the system 150 If necessary, an evaluation 155 be provided, which in a suitable way from the arrangement 160 obtained signals and provides a suitable angle-dependent signal that is suitable for appropriate control tasks.

1c zeigt schematisch das Funktionsprinzip des Sensorsystems 150, wie es in den 1a und 1b gezeigt ist, wobei die Spulenanordnung 160 mehrere Sensorspulen 161 aufweist, die in geeigneter Weise entsprechend der Geberspur 101 in Umfangsrichtung angeordnet sind. Es sollte beachtet werden, dass der Einfachheit halber in 1c die Umgangsrichtung, also die Richtung in der sich die Geberspur 101 erstreckt, als eine waagerechte Richtung dargestellt ist, ohne dass eine entsprechende Krümmung gezeigt ist. Demgemäß ist der Ausschnitt des nicht profilierten Randes 101g als eine Gerade gezeigt, wobei dieser tatsächlich ein Kreissegment ist. Für den gegebenen Ausschnitt der Geberspur 101 sind damit entsprechende Sensorspulen 161a, ..., 161d mit geeignetem Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen, so dass sich aus jeder dieser Spulen ein geeignetes Signal abgreifen lässt, das dann in Weise ausgewertet werden kann. Beispielsweise entspricht die Sensorspule 161b bei der gezeigten Stellung der Geberspur 101 näherungsweise einem Ort mit minimaler Geberspurbreite, wie dies durch 101k angegeben ist, während die Spule 161c näherungsweise einer Position der Geberspur 101 mit maximaler Breite, wie dies durch 101m angegeben ist, entspricht. Ferner sind die Abmessungen der Sensorspulen 161 in radialer Richtung, die als 161h angegeben sind, so gewählt, dass diese größer sind als die maximale Spurbreite 101m. Es sollte wiederum berücksichtigt werden, dass die radiale Abmessung 161h der Einfachheit halber in 1c als die vertikale Richtung gezeigt ist, wobei in der eigentlichen Implementierung auch die Spulen 161 gemäß einem Kreissegment angeordnet sind. 1c schematically shows the operating principle of the sensor system 150 as it is in the 1a and 1b is shown, wherein the coil arrangement 160 several sensor coils 161 having, in a suitable manner according to the encoder track 101 are arranged in the circumferential direction. It should be noted that for simplicity's sake 1c the direction of contact, ie the direction in which the encoder track 101 extends, is shown as a horizontal direction, without a corresponding curvature is shown. Accordingly, the section of the non-profiled edge 101g is shown as a straight line, which is actually a circle segment. For the given section of the encoder track 101 are thus corresponding sensor coils 161a , ..., 161d provided with a suitable distance in the circumferential direction, so that from each of these coils a suitable signal can be tapped, which can then be evaluated in a manner. For example, the sensor coil corresponds 161b at the position shown the encoder track 101 Approximately a location with minimum donor track width, as by 101k is specified while the coil 161c Approximately one position of the encoder track 101 with maximum width, like this 101m is indicated corresponds. Further, the dimensions of the sensor coils 161 in the radial direction, as 161h are specified, so that they are greater than the maximum track width 101m , Again, it should be taken into account that the radial dimension 161h for simplicity's sake 1c is shown as the vertical direction, and in the actual implementation also the coils 161 are arranged according to a circle segment.

Somit werden über die Spulen 161 durch Wirbelstromverluste gekennzeichnete Ausgangssignale erhalten, wie dies durch die Signale „Sinus” und „Cosinus” gezeigt ist, wobei eine gewisse radiale Verschiebung der Geberspur 101 in Bezug auf die Spulen 161 keinen nennenswerten Einfluss auf diese Signale ausübt, da das Wirbelstromverhalten im Wesentlichen durch die Geberspur 101 bestimmt ist und eine radiale Verschiebung (in 1c eine vertikale Verschiebung) zum gleichen Ausgangssignal führt, sofern die Verschiebung die Geberspur 101 innerhalb der Spulen 161 belässt.Thus, over the coils 161 obtained by eddy current losses output signals, as shown by the signals "sine" and "cosine", with a certain radial displacement of the encoder track 101 in relation to the coils 161 does not exert any significant influence on these signals, since the eddy current behavior is essentially due to the encoder track 101 is determined and a radial displacement (in 1c a vertical shift) leads to the same output signal, provided that the shift is the encoder track 101 inside the coils 161 leaves.

1d zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Lagegebers 100 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform. Wie gezeigt, ist der Grundkörper 102 im Vergleich zur Geberspur 101 axial (siehe beispielsweise 1b) mit definiertem Abstand versetzt vorgesehen, so dass bei Montage des Sensorsystems und Justierung der Spulenanordnung die Geberspur 101 näher an den Spulen liegt und damit das elektrische Verhalten der Spulen auf Grund einer Wirbelstromerzeugung wesentlich stärker beeinflusst als der Grundkörper 102, d. h. dessen Oberfläche 102o, die im montierten Zustand der entsprechenden Spulenanordnung zugewandt ist. Somit wird in der gezeigten Ausführungsform, in der die Geberspur 101 einen Teil des Grundkörpers 102 bildet, trotz der Verwendung eines leitenden Materials für den Grundkörper 102 das gewünschte unterschiedliche Wirbelstromverhalten erreicht. Andererseits sorgt der profilierte oder variierende Rand 101p für die gewünschte winkelabhängige Wirbelstromerzeugung, während der kreisförmige Rand 101g eine effiziente Herstellung der Geberspur 101 als Teil des Grundkörpers 102 ermöglicht. Beispielsweise kann der Grundkörper 102 und damit auch die Geberspur 101 aus einem geeigneten Metall, etwa Aluminium, Stahl, Kupfer, Messing, und dergleichen hergestellt werden, während in anderen Fällen einfach zu bearbeitende oder herzustellende Materialien, etwa leitende Kunststoffe, und dergleichen Verwendung finden. 1d shows a schematic perspective view of the position sensor 100 according to an advantageous embodiment. As shown, the main body 102 compared to the encoder track 101 axially (see, for example 1b ) provided with a defined distance, so that when mounting the sensor system and adjustment of the coil assembly, the encoder track 101 closer to the coils and thus the electrical behavior of the coils due to an eddy current generation significantly more influenced than the main body 102 ie its surface 102 o , which faces in the assembled state of the corresponding coil assembly. Thus, in the embodiment shown, in which the encoder track 101 a part of the body 102 despite the use of a conductive material for the body 102 achieved the desired different eddy current behavior. On the other hand, the profiled or varying edge provides 101p for the desired angle-dependent eddy current generation, while the circular edge 101g an efficient production of the encoder track 101 as part of the body 102 allows. For example, the main body 102 and thus also the encoder track 101 are made of a suitable metal, such as aluminum, steel, copper, brass, and the like, while in other cases easy to work or manufacture materials, such as conductive plastics, and the like are used.

1e zeigt schematisch eine Draufsicht des Lagegebers 100, wobei die Profilierung der Geberspur 101 gezeigt ist. Zum besseren Verständnis ist die mögliche Lage einer Sensorspule 161 eingezeichnet, die eine größere Abmessung in radialer Richtung besitzt als eine maximale Breite der Geberspur 101. Folglich wird bei einer radialen Verschiebung des Lagegebers 100 relativ zu der Spule 161 im Wesentlichen keine Signaländerung hervorgerufen, so dass das entsprechende Winkelpositionssensorsystem eine deutlich verbesserte Robustheit im Hinblick auf die Montage und auch im Hinblick auf mögliche geringfügige Lageänderungen während des Betriebs zeigt. 1e schematically shows a plan view of the position sensor 100 , where the profiling of the encoder track 101 is shown. For better understanding, the possible location of a sensor coil 161 drawn, which has a larger dimension in the radial direction than a maximum width of the encoder track 101 , Consequently, with a radial displacement of the position sensor 100 relative to the coil 161 caused substantially no signal change, so that the corresponding angular position sensor system shows a significantly improved robustness in terms of assembly and also with regard to possible minor changes in position during operation.

1f zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Lagegebers 100. Es ist erkennbar, dass die Geberspur 101 als Teil des Grundkörpers 102 ausgeführt ist, so dass die Geberspur 101 und der Grundkörper 102 aus dem gleichen elektrisch leitenden Material aufgebaut sind, wobei die geometrische Konfiguration, d. h. die Geberspur 101 ist im Verhältnis zu der Oberflächen 102o, d. h. der für Wirbelströme empfänglichen Oberfläche, des Grundkörpers 102 erhaben, wobei der Höhenunterschied 101z so gewählt ist, dass auch bei minimaler Spurbreite der Gebespur 101 das daraus sich ergebende Nutzsignal in einer entsprechenden Sensorspule gleich oder kleiner ist im Vergleich zu dem Signal, das durch den entsprechenden Abschnitt der Oberfläche 102o hervorgerufen wird. In vorteilhaften Ausführungsformen ist der Höhenunterschied 101z so gewählt, dass sich an der Stelle mit minimaler Breite bei einer radialen Verschiebung von etwa 10% der radialen Abmessung der Spule 161 eine Signaländerung, etwa bezüglich der Signalamplitude, von kleiner gleich 20% ergibt. In dem dargestellten Beispiel, in welchem das Material des Grundkörpers 102 Aluminium mit einer Dicke von ca. 2 mm ist, wird ein entsprechendes stark unterschiedliches Wirbelstromverhalten zwischen der Geberspur 101 und der Oberfläche 102 mit einer Differenz 101z von ca. 5 bis 10 mm erreicht. Es sollte jedoch beachtet werden, dass auch andere Geometrien verwendet werden können, solange der gewünschte Unterschied im Wirbelstromverhalten erreicht wird. Diesbezügliche geometrische Parameter, etwa der Abstand 101z, können effizient auf der Grundlage von Messungen an entsprechenden Proben ermittelt werden. In derartigen Messungen können auch die weiteren Komponenten des Sensorsystems, d. h. insbesondere die entsprechende Spulenanordnung Verwendung finden, da diese einen Einfluss auf das schließlich erreichte Wirbeistromverhalten und damit auf die erhaltene Signalstärke ausüben. Generell gelten jedoch die quantitativen Aussagen für beliebige Spulenanordnungen. 1f schematically shows a cross-sectional view of the position sensor 100 , It can be seen that the encoder track 101 as part of the body 102 is executed, so that the encoder track 101 and the main body 102 are constructed of the same electrically conductive material, wherein the geometric configuration, ie the encoder track 101 is relative to the surfaces 102 o , ie the surface susceptible to eddy currents, of the main body 102 sublime, with the difference in height 101z is chosen so that even with minimal track width of the Gebespur 101 the resulting useful signal in a corresponding sensor coil is equal to or less than the signal passing through the corresponding portion of the surface 102 o is caused. In advantageous embodiments, the height difference 101z chosen to be at the minimum width location with a radial displacement of about 10% of the radial dimension of the coil 161 a signal change, approximately in terms of signal amplitude, of less than or equal to 20% results. In the example shown, in which the material of the main body 102 Aluminum with a thickness of about 2 mm, a correspondingly different eddy current behavior between the encoder track 101 and the surface 102 with a difference 101z reached from about 5 to 10 mm. It should be noted, however, that other geometries may be used as long as the desired eddy current behavior difference is achieved. Related geometric parameters, such as the distance 101z , can be efficiently determined on the basis of measurements on corresponding samples. In such Measurements can also be used for the other components of the sensor system, ie in particular the corresponding coil arrangement, since these exert an influence on the finally achieved turbulence behavior and thus on the signal strength obtained. In general, however, the quantitative statements apply to any coil arrangements.

Der in den 1d bis 1f gezeigte Lagegeber 100 kann auf der Grundlage effizienter Fertigungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Gießen mittels geeigneter Werkzeuge, durch Pressen des Lagegebers 100 auf der Grundlage einer geeigneten Anfangsform, und dergleichen, wobei in diesem Fertigungsvorgang die profilierte Randfläche 101p mit erzeugt werden kann, während in anderen Fällen der Rand 101p in einem separaten Fertigungsvorgang erzeugt werden kann. Beispielsweise kann in einer entsprechenden maschinellen Randbearbeitung die Steuerung einer Fräsmaschine oder einer anderen Werkzeugmaschine so erfolgen, dass das gewünschte Randprofil erhalten wird. Dazu können beliebige Profile ausgewählt werden, die eine eindeutige Zuordnung der Winkelposition zumindest über den gesamten elektrischen Umlauf der Maschine, gewährleisten. Beispielsweise können entsprechende Randprofile durch mathematische Funktionen, die sich etwa aus Sinus- und/oder Kosinus-Funktionen aufbauen lassen, angenähert werden und können bei der Randbearbeitung der Steuerung der entsprechenden Maschinen berücksichtigt werden oder können in die entsprechenden Werkzeugformen eingearbeitet sein.The in the 1d to 1f shown position encoder 100 can be manufactured on the basis of efficient manufacturing processes, for example by casting by means of suitable tools, by pressing the position sensor 100 based on a suitable initial shape, and the like, wherein in this manufacturing process, the profiled edge surface 101p can be generated with, while in other cases the edge 101p can be generated in a separate manufacturing process. For example, in a corresponding machine edge processing, the control of a milling machine or another machine tool can be carried out so that the desired edge profile is obtained. For this purpose, any profiles can be selected which ensure a clear assignment of the angular position at least over the entire electrical circulation of the machine. For example, corresponding edge profiles can be approximated by mathematical functions, which can be built up approximately from sine and / or cosine functions, and can be taken into account in edge machining of the control of the corresponding machines or can be incorporated into the corresponding tool shapes.

1g zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Lagegebers 100 gemäß Ausführungsformen, in denen die Geberspur ebenfalls erhaben ist im Vergleich zur Oberfläche 102o. In der gezeigten Ausführungsform ist der Grundkörper 102 und damit auch ein Trägermaterial der Geberspur 101 aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut, etwa einem Kunststoffmaterial und dergleichen, wobei dieses Material keine oder nur eine sehr geringe Leitfähigkeit besitzt. Das gewünschte Wirbelstromverhalten der Geberspur 101 wird in der gezeigten Ausführungsform mittels einer Beschichtung 103 erreicht, die zumindest auf einer Seite des Grundkörpers 102 ganzflächig aufgebracht ist. Beispielsweise kann die Beschichtung 103 in Form von Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, leitenden Kohlenstoff, und dergleichen aufgebracht sein, wobei eine entsprechende Schichtdicke so gewählt ist, dass einerseits die Anforderungen für die Haltbarkeit des Lagegebers 100 erfüllt sind, andererseits aber auch ein unerwünscht großer Materialaufwand vermieden wird. Beispielsweise können dauerhafte Beschichtungen mit Werten von wenigen Mikrometern bis zu mehreren 10 μm und mehr geeignet sein, wobei bei Bedarf eine Schutzschicht in der Beschichtung 103 enthalten sein kann, die eine hohe Robustheit im Hinblick auf mechanische, chemische und andere Einwirkungen besitzt, die dabei aber nicht notwendiger Weise elektrisch leitfähig sein muss. Beispielsweise beeinflusst eine Schutzschicht mit einer Dicke von mehreren Mikrometer oder weniger das Wirbelstromverhalten der Geberspur 101 nicht nennenswert, wohingegen die mechanische und chemische Integrität deutlich verbessert sein können, so dass ggf. auch relativ dünne Schichten für ein leitendes Material in der Beschichtung 103 ausreichend sind. Es sollte beachtet werden, dass die Beschichtung 103 auch auf der Rückseite des Lagegebers 102 ausgebildet sein kann, wenn dies beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen als vorteilhaft erachtet wird. Ferner ist in den gezeigten Ausführungsformen vorteilhaft, dass mögliche Änderungen in der Schichtdicke der Schicht 103 sowie in der Ausbildung des Grundkörpers 102 auf Grund der Anwendung gut etablierter Fertigungsverfahren für diese Komponente gering sind, so dass generell sehr gleichförmige Materialeigenschaften über den Lagegeber 100 hinweg und auch über eine große Anzahl von Lagegebern erreicht werden. 1g schematically shows a cross-sectional view of the position sensor 100 according to embodiments in which the encoder track is also raised compared to the surface 102 o , In the embodiment shown, the base body 102 and thus also a carrier material of the encoder track 101 constructed of any suitable material, such as a plastic material and the like, this material has no or only a very low conductivity. The desired eddy current behavior of the encoder track 101 is in the embodiment shown by means of a coating 103 reached, at least on one side of the body 102 applied over the entire surface. For example, the coating 103 be applied in the form of copper, aluminum, gold, silver, conductive carbon, and the like, wherein a corresponding layer thickness is selected so that on the one hand, the requirements for the durability of the position sensor 100 On the other hand, however, an undesirably large amount of material is avoided. For example, durable coatings with values of a few microns to several tens of microns and more may be suitable, with a protective layer in the coating as needed 103 may be contained, which has a high robustness with respect to mechanical, chemical and other effects, but this does not necessarily have to be electrically conductive. For example, a protective layer having a thickness of several micrometers or less affects the eddy current behavior of the encoder track 101 not appreciable, whereas the mechanical and chemical integrity can be significantly improved, so that possibly also relatively thin layers for a conductive material in the coating 103 are sufficient. It should be noted that the coating 103 also on the back of the position encoder 102 may be formed, if this is considered advantageous, for example, for manufacturing reasons. Furthermore, it is advantageous in the embodiments shown that possible changes in the layer thickness of the layer 103 as well as in the training of the basic body 102 due to the application of well-established manufacturing processes for this component are low, so that in general very uniform material properties over the position sensor 100 and also across a large number of legislators.

1h zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Lagegebers 100 gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform, in der die erhabene Geberspur 101 zum einen durch eine entsprechende geometrische Konfiguration des Grundkörpers 102 erreicht wird, d. h. ein Teil des Grundkörpers 102 in Form der Oberfläche 102o ist abgesenkt, wobei auch ein leitendes Material in Form einer Schicht 103s lediglich auf dem erhabenen Bereich des Grundkörpers 102 ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird einerseits ein noch ausgeprägterer Unterschied zwischen dem Wirbelstromverhalten der Oberfläche 102o und der Geberspur 101 erreicht und andererseits wird auch die Menge an leitendem Material minimiert, da die Schicht 103s lediglich auf der Geberspur 101 vorgesehen ist. Im Hinblick auf geeignete Materialien gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit 1g unter Bezugnahme auf die Schicht 103 angegeben sind. Die Schicht 103s kann in einer lokal selektiven Weise, wie sie in 1h gezeigt ist, aufgebracht werden, indem beispielsweise der Grundkörper 102 entsprechend in ein Beschichtungsmaterial eingetaucht wird, ohne dass die Oberfläche 102o dabei benetzt wird. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr zuverlässiger und materialsparender Beschichtungsvorgang, sofern das entsprechende leitende Material als Flüssigkeit bereitgestellt werden kann. Ggf. können noch weitere Schichten über der Schicht 103s und auch über der Oberfläche 102o aufgebracht werden, etwa in Form von nicht leitenden Schutzschichten, und dergleichen, wie dies auch zuvor erläutert ist. 1h schematically shows a cross-sectional view of the position sensor 100 according to another illustrative embodiment in which the raised donor track 101 on the one hand by a corresponding geometric configuration of the body 102 is reached, ie a part of the body 102 in the form of the surface 102 o is lowered, including a conductive material in the form of a layer 103s only on the raised area of the body 102 is trained. By this measure, on the one hand, an even more pronounced difference between the eddy current behavior of the surface 102 o and the encoder track 101 achieved and on the other hand, the amount of conductive material is minimized because the layer 103s only on the encoder track 101 is provided. With regard to suitable materials, the same criteria apply as previously 1g referring to the layer 103 are indicated. The layer 103s can be in a locally selective way as they are in 1h is shown to be applied by, for example, the main body 102 is immersed in a coating material without the surface 102 o is wetted. In this way results in a very reliable and material-saving coating process, if the corresponding conductive material can be provided as a liquid. Possibly. You can add more layers over the layer 103s and also above the surface 102 o be applied, such as in the form of non-conductive protective layers, and the like, as also previously explained.

1i zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Lagegebers 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform, in der die Erhabenheit der Geberspur 101 dadurch erzeugt ist, dass ein geeignetes leitendes Material, etwa ein Metall, und dergleichen, auf dem Grundkörper 102 aufgebracht ist. Dabei kann der Grundkörper 102 am Rand bereits so profiliert sein, dass damit der profilierte Rand der Geberspur 101 erzeugt ist, während in anderen Ausführungsformen der Grundkörper 102 als ringförmiges Gebildet vorgesehen ist und die Profilierung der Geberspur 101 ausschließlich durch das entsprechende leitende Material erfolgt, wobei jedoch wieder am inneren Rand oder am äußeren Rand der Geberspur 101 ein kreisförmiger Rand bereitgestellt wird, so dass nur ein Rand der Geberspur die einzigartige Profilierung besitzt. Der Grundkörper 102 kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, etwa Kunststoff, wobei hier auf Grund der geringen Dicke der Geberspur 101 vorzugsweise ein nicht leitendes oder nur ein sehr schlecht leitendes Material Verwendung findet. 1i schematically shows a cross-sectional view of the position sensor 100 according to another embodiment, in which the grandeur of the encoder track 101 is produced by having a suitable conductive material, such as a metal, and the like the main body 102 is applied. In this case, the basic body 102 already profiled on the edge so that the profiled edge of the encoder track 101 is generated, while in other embodiments, the main body 102 is provided as an annular formed and the profiling of the encoder track 101 exclusively by the corresponding conductive material, but again at the inner edge or at the outer edge of the encoder track 101 a circular edge is provided, so that only one edge of the encoder track has the unique profiling. The main body 102 can be constructed of any suitable material, such as plastic, in which case due to the small thickness of the encoder track 101 preferably a non-conductive or only a very poorly conductive material is used.

1j zeigt schematisch den Lagegeber 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform, in der der Grundkörper 102 aus einem nicht leitenden Material, etwa Kunststoff aufgebaut ist, woran sich in radialer Richtung die Geberspur 101 anschließt, die aus einem anderen Material hergestellt ist. Beispielsweise kann die Geberspur 101 vollständig aus einem leitenden Material aufgebaut sein, etwa einem Metall, und dergleichen, das mit dem Grundkörper 102 geeignet verbunden wird, während in anderen Ausführungsformen ein Trägermaterial 103c, etwa ein Kunststoffmaterial und dergleichen, in Verbindung mit einem leitenden Beschichtungsmaterial 103b für die Gebespur 101 vorgesehen ist. Auf diese Weise wird für eine im Wesentlichen ebene Geometrie des Lagegebers 100 daher in axialer Richtung (in 1j in vertikaler Richtung) ein sehr kompakter Aufbau erreicht, wobei dennoch unter Verwendung eines elektrisch nicht leitfähigen Materials für den Grundkörper 102 der gewünschte hohe Signalunterschied zwischen der Geberspur 101 und der Oberfläche 102o erreicht wird. Andererseits liefert die einseitige Profilierung der Geberspur 101 die bereits zuvor erwähnten Vorteile im Hinblick auf eine radiale Fehljustierung (in 1j die horizontale Richtung). Die Möglichkeit, den Grundkörper 102 und die Geberspur 101. als separate Komponenten zu fertigen, bietet einen hohen Grad an Flexibilität bei der Auswahl entsprechender Materialien und Herstellungsverfahren. Beispielsweise kann der Grundkörper 102 aus einem beliebigen Material, etwa Kunststoff aufgebaut werden, während die Geberspur 101 als entsprechend profilierter Ring bereitgestellt wird, etwa in Form eines Metallringes oder in Form eines Trägermaterials mit darauf aufgebrachtem Metall oder mit einer anderen Art an leitender Beschichtung, wobei auch Halbleitermaterialien und dergleichen mit eingeschlossen sind, für die sehr präzise und gut etablierte Fertigungsverfahren verfügbar sind. Nach der Herstellung der Geberstruktur 101 und des Grundkörpers 102 können diese effizient miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Formschluss und/oder durch Klebermaterialien und dergleichen. 1j schematically shows the position sensor 100 according to a further embodiment, in which the basic body 102 made of a non-conductive material, such as plastic, which is in the radial direction of the encoder track 101 connected, which is made of a different material. For example, the encoder track 101 be made entirely of a conductive material, such as a metal, and the like, with the main body 102 is suitably connected while in other embodiments a carrier material 103c , such as a plastic material and the like, in conjunction with a conductive coating material 103b for the Gebespur 101 is provided. In this way, for a substantially planar geometry of the position sensor 100 therefore in the axial direction (in 1j in the vertical direction) achieves a very compact construction, while still using an electrically non-conductive material for the main body 102 the desired high signal difference between the encoder track 101 and the surface 102 o is reached. On the other hand, the one-sided profiling of the encoder track 101 the already mentioned advantages with respect to a radial misalignment (in 1j the horizontal direction). The possibility of the basic body 102 and the encoder track 101 , Being manufactured as separate components offers a high degree of flexibility in the selection of appropriate materials and manufacturing processes. For example, the main body 102 Made of any material, such as plastic, while the encoder track 101 as a correspondingly profiled ring is provided, such as in the form of a metal ring or in the form of a carrier material with deposited metal or with another type of conductive coating, including semiconductor materials and the like, for the very precise and well-established manufacturing processes are available. After the production of the encoder structure 101 and the basic body 102 These can be efficiently connected to each other, for example by positive engagement and / or by adhesive materials and the like.

1k zeigt schematisch einen Lagegeber 100 gemäß einer Ausführungsform, In der die Geberspur 101, beispielsweise in Form eines gestanzten Bleches, und dergleichen, so in den Grundkörper 102 integriert ist, dass sich eine nahezu ebene Oberfläche ergibt. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Grundkörper 102 einen profilierten Rand aufweist, wenn die Gebespur geeignet in den Grundkörper 102 „eingedrückt” werden kann, ohne dass zuerst eine entsprechende Aussparung hergestellt werden muss. 1k schematically shows a position sensor 100 according to an embodiment, in which the encoder track 101 , For example, in the form of a stamped sheet, and the like, so in the body 102 integrated, that results in a nearly flat surface. It is not necessary that the basic body 102 has a profiled edge when the Gebespur suitable in the main body 102 Can be "pressed" without first a corresponding recess must be made.

1l zeigt schematisch eine Draufsicht des Lagegebers 100 gemäß einer Ausführungsform, in der der Grundkörper 102 an den kreisförmigen Rand 101g der Geberspur 101 angrenzt, während der profilierte Rand 101p radial „außerhalb” entsprechend der radialen Richtung R des Randes 101g angeordnet ist, wie dies beispielsweise auch in Verbindung mit den Ausführungsformen in der 1d beschrieben ist. Im Hinblick auf den Grundkörper 102 und die Geberspur 101 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor dargelegt sind, so dass der Grundkörper 102 eine entsprechende Erhebung aufweisen kann, um damit die Geberspur 101 aufzunehmen, wie dies zuvor erläutert ist, während in anderen Ausführungsformen eine mehr oder minder ebene Geometrie, also eine „ringförmige Gestalt” für die Geberspur 101 und dem Grundkörper 102 erreicht wird, wobei das unterschiedliche Wirbelstromverhalten auf der Grundlage unterschiedlicher Materialien erreicht wird, wie dies auch zuvor erläutert ist. 1l schematically shows a plan view of the position sensor 100 according to an embodiment in which the basic body 102 to the circular edge 101g the encoder track 101 adjoins while the profiled edge 101p radially "outside" according to the radial direction R of the edge 101g is arranged, as for example, in connection with the embodiments in the 1d is described. With regard to the basic body 102 and the encoder track 101 Apply the same criteria as previously stated, so that the main body 102 may have a corresponding survey, so that the encoder track 101 as explained above, while in other embodiments, a more or less planar geometry, so an "annular shape" for the encoder track 101 and the body 102 is achieved, wherein the different eddy current behavior is achieved on the basis of different materials, as also explained above.

1m zeigt schematisch eine Draufsicht des Lagegebers 100 gemäß weiterer Ausführungsformen, in denen Geberspur 101 so vorgesehen ist, dass der profilierte oder variierende Rand 101e in radialer Richtung R innerhalb” des Randes 101g liegt. Es ist ein geeignetes leitendes Material in den Grundkörper 102 integriert, beispielsweise eingedrückt, oder es wird eine entsprechende Beschichtung auf den Grundkörper 102 vorgesehen, die dann eine geeignete Profilierung erhält, um die Geberspur 101 zu bilden. Auf diese Weise kann der kreisförmige Rand 101g in der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig als äußerer Rand des Lagegebers 100 dienen, so dass sich eine höhere Robustheit im Hinblick auf mechanische Einwirkungen in radialer Richtung auf den Lagegeber 100 ergibt, ohne dass dabei das Signalverhalten wesentlich geändert wird. Andererseits ist der profilierte Bereich 101p im Hinblick auf radial einwirkende Einflüsse geschützt. Es sollte dabei beachtet werden, dass in anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) der Grundkörper 102 sich über dem Rand 101g hinaus erstrecken kann, um damit eine noch höhere Robustheit im Hinblick auf mögliche Schädigungen des Randes 101g während des Betriebs des Lagegebers 100 zu verringern. Auch hier gilt, dass für den Grundkörper 102 ein beliebiges geeignetes nicht leitendes Material verwendet werden kann, auf das oder in das ein leitendes Material eingebracht oder aufgebracht wird. Beispielsweise kann eine ganzflächige Beschichtung erfolgen und nachfolgend kann eine Strukturierung mittels lithographischer Verformung mechanischen Einrichtungen und dergleichen erfolgen. 1m schematically shows a plan view of the position sensor 100 according to further embodiments, in which donor track 101 is provided so that the profiled or varying edge 101e in the radial direction R within "the edge 101g lies. It is a suitable conductive material in the body 102 integrated, for example, pressed, or it is a corresponding coating on the body 102 provided, which then receives a suitable profiling to the encoder track 101 to build. In this way, the circular edge 101g in the illustrated embodiment simultaneously as the outer edge of the position sensor 100 serve, so that a higher robustness with respect to mechanical effects in the radial direction of the position sensor 100 results without significantly changing the signal behavior. On the other hand, the profiled area 101p protected with regard to radially acting influences. It should be noted that in other embodiments (not shown) the main body 102 over the edge 101g may extend to provide even greater robustness in terms of possible damage to the edge 101g during the operation of the positioner 100 to reduce. Again, that applies to the main body 102 Any suitable non-conductive material may be used on or into which a conductive material is introduced or applied. For example, a coating over the entire surface can take place and subsequently structuring by means of lithographic deformation of mechanical devices and the like can take place.

1n zeigt schematisch eine Draufsicht des Lagegebers 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen die Geberspur 101 in radialer Richtung „innerhalb” des Grundkörpers 102 oder zumindest eines Teils davon angeordnet ist. Beispielsweise kann die Geberstruktur 101 als Teil des Grundkörpers 102 ausgeführt sein und kann zu dem Grundkörper 102 bzw. zu dessen Oberfläche 102o erhaben sein, wie dies zuvor noch in Bezug auf die 1d erläutert ist, wobei eine geeignete Beschichtung vorgesehen sein kann oder wobei der Grundkörper 102 generell aus einem leitenden Material aufgebaut oder zumindest damit beschichtet ist. In anderen Fällen kann eine entsprechende Beschichtung oder ein Einprägen von leitendem Material in den Grundkörper 102 erfolgen, der dieser sich in lateraler Richtung noch weiter nach innen erstrecken kann (nicht gezeigt), während in der gezeigten Ausführungsform der profilierte Rand 101p auch gleichzeitig den inneren Rand des Lagegebers 100 darstellt. Auch in dieser Ausführungsform kann die Geberspur 101, beispielsweise als vollständig leitendes Material oder als leitendes Material, das auf einem geeigneten Träger aufgebracht ist, als separate Komponenten zum Körper 102 bereitgestellt werden, der im Wesentlichen den Aufbau eines ringförmigen Elements besitzt. Die beiden Komponenten 101, 102 können dann nach separater Fertigung miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Formschluss des Randes 101g mit einem entsprechenden Rand 102 und/oder durch Klebemittel, Erwärmung und dergleichen. 1n schematically shows a plan view of the position sensor 100 according to further illustrative embodiments in which the encoder track 101 in the radial direction "within" the body 102 or at least part of it. For example, the encoder structure 101 as part of the body 102 be executed and can be to the body 102 or to its surface 102 o be sublime, as before with respect to the 1d is explained, wherein a suitable coating may be provided or wherein the main body 102 generally constructed of or at least coated with a conductive material. In other cases, a corresponding coating or an embossing of conductive material in the body 102 take place, which can extend further in the lateral direction inwardly (not shown), while in the illustrated embodiment, the profiled edge 101p at the same time the inner edge of the position generator 100 represents. Also in this embodiment, the encoder track 101 For example, as a completely conductive material or as a conductive material, which is applied to a suitable carrier, as separate components to the body 102 be provided, which has the structure of an annular element substantially. The two components 101 . 102 can then be connected to each other after separate production, for example by positive locking of the edge 101g with a corresponding edge 102 and / or by adhesive, heating and the like.

Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Winkelpositionssensorsystem und einen Lagegeber bereit, wobei eine höhere Störfestigkeit und ein hoher Grad an Flexibilität bei der Herstellung zumindest des Lagegebers erreicht wird.The present invention thus provides an angular position sensor system and a position encoder, wherein a higher immunity to interference and a high degree of flexibility in the manufacture of at least the position sensor is achieved.

Claims

Position sensor for mounting on a rotor of a machine for generating position-dependent eddy current losses in a sensor coil positioned at a defined distance from the rotor in dependence on a rotational movement of the rotor, with: a basic body, an encoder track of electrically conductive material in communication with the base body, which has a radially varying edge and a circular edge, wherein the base body and the encoder track are formed such that an eddy current loss caused by the main body in the sensor coil is equal to or smaller than an eddy current loss caused by the encoder track at a position with minimum track width.

A position sensor according to claim 1, wherein the encoder track is formed as a survey relative to a surface of the base body.

Position encoder according to claim 2, wherein the encoder track is formed as part of the base body.

A position sensor according to claim 3, wherein the base body is constructed of a conductive material.

Position encoder according to one of claims 1 to 3, wherein the base body is constructed of a non-conductive base substance and at least the encoder track having a conductive coating.

The position sensor according to claim 5, wherein at least the surface comprises the conductive coating.

A position sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the radially varying edge lies radially inward of the circular edge.

A position sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the radially varying edge lies radially outside the circular edge.

A position sensor according to one of claims 1 to 8, wherein the encoder track is applied to a carrier which is made of a different material than the main body.

Position sensor according to one of the preceding claims, wherein the encoder track is formed as a continuous track.

Position sensor according to one of the preceding claims, wherein the encoder track in the circumferential direction has spatially periodic sections each having a variable track width.

The position sensor according to claim 11, wherein the radially varying edge of the encoder track simulates a function built up from the sine function and / or the cosine function.

Angular position sensor system for a rotor of a machine, with one or more sensor coils, which are positioned at a predefined distance to the rotor and have a defined dimension in the radial direction and A position sensor according to any one of claims 1 to 12, which is adapted to be attached to the rotor and whose maximum encoder track width is smaller than the defined dimension.