DE29520111U1 - Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung - Google Patents
Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer RelativbewegungInfo
- Publication number
- DE29520111U1 DE29520111U1 DE29520111U DE29520111U DE29520111U1 DE 29520111 U1 DE29520111 U1 DE 29520111U1 DE 29520111 U DE29520111 U DE 29520111U DE 29520111 U DE29520111 U DE 29520111U DE 29520111 U1 DE29520111 U1 DE 29520111U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stator
- measuring device
- rotor
- ring magnet
- air gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 244000309464 bull Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
I · *· M *t«t
R. 29484-1
18.12.95 Sf/Kei
18.12.95 Sf/Kei
ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer
Re1a t i vbewegung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung zur berührungs losen Erfassung eine-r Relativbewegung nach der
Gattung des Anspruchs 1. Aus der FR-OS 90 15 223 ist eine derartige Meßvorrichtung bekannt, bei der ein Stator und ein
Rotor relativ zueinander bewegt werden. Zwischen dem jeweils aus magnetisch leitendem Material bestehenden Stator und dem
Rotor befindet sich ein kleiner Luftspalt. Im Rotor ist über eine Länge von 180° ein erster ringförmiger Permanentmagnet
angeordnet, der radial polarisiert ist. Im übrigen, ebenfalls 180° aufweisenden Bereich des Stators befindet
sich ein zweiter ringförmiger Permanentmagnet mit gegensinniger Polarisation. Ferner weist der Stator zwei
diametral gegenüberliegende Luftspalte auf. Wenigstens in einem dieser Luftspalte ist ein Hallsensor angeordnet. Bei
der Drehbewegung des Rotors gegenüber dem Stator verändert sich die Stärke des durch den Hallsensor verlaufenden
Magnetfelds. Diese Änderung des Magnetfelds erzeugt ein
proportional zur Größe der Drehbewegung verlaufendes Meßsignal. Der lineare Meßbereich dieser Meßvorrichtung ist
aber auf eine Größe von ca. ± 75° begrenzt. Ferner ist bei einem Meßbereich von ca. 150° der Rotor gegenüber dem Stator
»» ft» M »·♦*
R. 29484-1
so angeordnet, daß der Nullpunkt der Induktion in der Mitte des Winkelbereiches liegt. Dadurch ergibt sich, daß man in
der Mitte des Meßbereichs Meßsignale mit dem geringsten Meßfehler und an den Bereichsenden die Meßsignale behaftet
mit dem größten Meßfehler erhält.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur berührungslosen
Erfassung einer Relativbewegung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß
ein linearer Meßbereich von größer als ±90° möglich ist, d.h. eine Linearität zwischen der Relativbewegung und dem
erzeugten Meßsignal. Voraussetzung für die Linearität ist selbstverständlich auch hier, daß das magnetfeldempfindliche
Element selbst eine weitgehend lineare Abhängigkeit seines erzeugten Meßsignals zur magnetischen Induktion B aufweist.
Aufgrund der Verschiebung des Ausgangspunkts des Winkelbereichs in den Nullpunkt der magnetischen Induktion B
ist eine hohe Genauigkeit im Bereich kleiner Meßwerte, das heißt in der Umgebung des Ausgangspunkts der Messung , d.h.
Winkelnullpunkt, möglich, weil in diesem Punkt lediglich der Temperaturgang des Offsets des Hallsensors wirksam wird und
bei modernen Konzeptionen der Hallsensoren dieser Temperaturgang sehr gering gehalten werden kann. Diese hohe
Meßgenauigkeit in diesem Bereich ist insbesondere bei der Verwendung der Meßvorrichtung in Kraftfahrzeugen notwendig.
Wird die Meßvorrichtung zum Beispiel bei der Einstellung der Position der Drosselklappe oder bei der Überwachung der
Stellung des Fahrpedals eingesetzt, so können bei nahezu geschlossener Drosselklappe beziehungsweise bei nahezu
Leerlaufstellung eines Pedalwertgebers bereits sehr kleine
Winkeländerungen eine große Durchsatzänderung des
durchströmenden Kraftstoffs bewirken. Im Gegensatz hierzu sind bei diesen Anwendungen im Bereich sehr großer
Drehwinkel größere Meßfehler tolerierbar. Wesentlich erleichtert wird die Herstellung der verwendeten Ringmagnete
* 9f ff ft *f ttt«
R. 29484-1
oder deren einzelnen Abschnitte, wenn der Permanentwerkstoff
mit Kunststoff verbunden verarbeitet wird. Dadurch kann die Geometrie der Ringmagnete durch ein
Kunststoffspritzverfahren mit hoher Genauigkeit und kostengünstiger hergestellt werden. Insbesondere kann
hierbei im Vergleich zu den bei reinen Metallmagneten notwendigen Sinterverfahren auf eine Nachbearbeitung, das
heißt z.B. Schleifen, verzichtet werden. Zu dem läßt sich im Kunststoffspritzverfahren ein Ringmagnet beziehungsweise ein
einzelnes Segment davon an das Weicheisenteil, sowohl den Rotor als auch den Stator direkt anspritzen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Hauptanspruch angegebenen Meßvorrichtung möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei Ringmagneten und in der
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung mit nur einem Ringmagneten dargestellt. Figuren 3 bis 9 und
11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele und Figur 10 zeigt den Verlauf des Meßsignals.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist mit 10 ein Stator bezeichnet, der von einem Rotor 11 umgeben ist. Zwischen Stator 10 und Rotor
befindet sich ein Luftspalt 12, der möglichst klein sein soll und in der Praxis etwa 0,5 mm beträgt. Der Stator 10
und der Rotor 11 bestehen aus einem magnetisch leitendem Material mit hoher Permeabilität und geringer magnetischer
Hysterese. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Weicheisen handeln. Der Stator 10 weist ferner zwei diametral
• »t t tt t* t*tt
·· · » ·*»· *··
R. 29484-1
gegenüberliegende schlitzartige Luftspalte 14, 15 auf, wobei sich mindestens im Luftspalt 15 mindestens ein Hallelement
16 befindet, mit dem die Relativbewegung des Rotors 11 gegenüber dem Stator 10 bestimmt wird. Statt eines
Hallelements kann auch jedes andere magnetfeldempfindliche
Bauteil, wie zum Beispiel Feldplatte, Magnettransistor, magnetoresistives Element etc. verwendet werden. Wichtig
hierbei ist aber, daß das magnetfeidempfindliche Bauteil
eine möglichst lineare Abhängigkeit seines Ausgangssignals von der magnetischen Induktion B aufweist. Der Stator 10
kann selbstverständlich auch nur mit einem Luftspalt 15 ausgebildet sein. Der zweite Luftspalt 14 ist nur notwendig,
falls mit Hilfe eines zweiten magnetfeldempfindlichen Bauteils eine redundante oder meßfehlerkompensierende
Messung durchgeführt werden soll.
Um ein Meßsignal mit Hilfe des Hallelements 16 erzeugen zu können, ist in der dem Stator 10 zugewandten Innenwand des
Rotors 11 ein erster (21) und ein zweiter (22) Ringmagnet eingelassen. Der erste Ringmagnet 21 bildet ein
Winke!segment von zirka 240°, während der zweite Ringmagnet
22 ein Winkelsegment von 120° bildet, so daß die beiden
Ringmagnete 21, 22, einen geschlossenen Kreis bilden. Wichtig ist hierbei, daß der erste Ringmagnet 21 einen
Winkelbereich von größer 18 0° aufweist und der zweite Ringmagnet 22 einen auf den Winkel von 360° ergänzenden
Winkelbereich erfaßt. Die magnetische Polarisierung der beiden Ringmagnete 21, 22 ist je radial und gegensinnig
ausgerichtet, was bedeutet, daß zum Beispiel beim ersten Ringmagneten 21, wie in der Figur 1 eingezeichnet, der
magnetische Nordpol sich an der Innenwand des Rotors 11 befindet, während beim zweiten Ringmagneten 22 der
magnetische Südpol sich an der Innenwand des Rotors 11 befindet. Als Ringmagnete 21, 22 können im Handel übliche
Permanentmagnete verwendet werden. Auch können die Ringmagnete vor ihrem Einbau entsprechend aufmagnetisiert
werden. Vorteilhaft ist es aber, wenn der Permanentmagnet
* | tt | j | * | •f | ft** | R. | 29484-1 |
• | » ·*i | I % t # |
|||||
beziehungsweise der Magnetwerkstoff in eine Kunststoffmasse
eingebunden ist. Hierbei kann der Magnetwerkstoff im Spritzverfahren realisiert werden. Dadurch ist eine hohe
Maßgenauigkeit und eine kostengünstige Herstellung der Ringmagnete 21, 22 möglich. Zu dem können im
Kunststoffspritzverfahren die Ringmagnete direkt in Ausnehmungen des Rotors eingespritzt werden. Als
Magnetwerkstoff kann z.B. SmCo5, Sm2CO]_7f NdFeB, AlNiCo oder
Feritte als Magnetwerkstoff eingesetzt werden.
Aufgrund der Ringmagnete 21, 22 wird ein magnetischer Fluß 25 im Rotor 11 und im Stator 10 bewirkt. Die magnetischen
Feldlinien dieses magnetischen Flusses 25 verlaufen hierbei vom magnetischen Nordpol des ersten Ringmagneten 21 durch
den Rotor 11 zum Südpol des zweiten Ringmagneten 22 beziehungsweise vom Nordpol des zweiten Ringmagneten 22 über
den Luftspalt 12 zum Südpol des ersten Ringmagneten 21. Der Weg des magnetischen Flusses 25 geht hierbei auch über das
im Luftspalt 15 angeordnete Hallelement 16. Bewegt sich der Rotor 11 relativ zum Stator 10, so nimmt je nach
Drehrichtung der magnetische Fluß 2 5 durch das Hallelement 16 zu oder ab. Diese Änderung der Stärke des magnetischen
Flusses 25 ist hierbei linear zum Drehwinkel des Rotors 11 gegenüber dem Stator 10, da aufgrund der homogenen radialen
Magnetisierung der beiden Ringmagnete 21, 22 ein konstanter Flußzuwachs (Induktion B) bzw. eine konstante Flußabnahme
pro Winkeleinheit entsteht. In bekannter Weise erzeugt die magnetische Induktion B im Hallelement 16 ein elektrisches
Ausgangssignal, das linear zum Drehwinkel verläuft. Selbstverständlich wäre es auch bei der Ausführung nach der
Figur 1 grundsätzlich möglich, die Ausbildung des Rotors und des Stators untereinander zu vertauschen.
Bei der Ausbildung nach der Figur 2 ist der Rotor 11a im Innern des Stators 10a angeordnet. Der Stator lOa ist
hierbei als Ring ausgebildet und weist wiederum die beiden schlitzartigen Luftspalte 14, 15 auf. Der Rotor lla ist mit
R. 29484-1
einer Welle 40 verbunden, deren Drehbewegung bestimmt werden soll, und ragt in das Innere des Stators 10a, wobei sich
zwischen Rotor 11a und Stator 10a wieder der kleine Luftspalt 12 befindet. Im Unterschied zum
Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 ist nur der erste Ringmagnet 21 vorhanden. Seine Ausbildung entspricht der
nach der Figur 1. Der zweite Ringmagnet 22 beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 fehlt hier. Stattdessen
ist der Bereich zwischen den Enden des Ringmagneten 21 mit magnetisch leitendem Material des Rotors 11a ausgefüllt. Der
Ringmagnet 21 ist somit beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 in eine Ausnehmung 41 der Außenwand des Stators 11a
eingesetzt. Die Funktionsweise entspricht der der Meßeinrichtung nach der Figur 1. Bei der Drehbewegung des
Rotors relativ zum Stator wird die magnetische Induktion B im Bereich des Hallelements 16 verändert und somit ein
Meßsignal erzeugt. Der magnetische Fluß 25 verläuft hierbei vom Nordpol des Ringmagneten 21 über den Luftspalt 12,
durch den Stator 10a zurück über den Luftspalt 12 und den Rotor 11a zum Südpol des Ringmagneten 21.
In den Figuren 3 bis 8 sind weitere Abwandlungen der Ausführungsbeispiele dargestellt. Wesentlich ist bei diesen
Ausführungen, daß keiner der Luftspalte zwischen den
Abschnitten des Stators während der Drehbewegung des Rotors innerhalb des Meßbereichs eine Diskontinuitätsstelle der
Magneten des Rotors, d.h. eine Übergangsstelle von einem Magneten zum anderen Magneten mit entgegengesetzter
Polarität bzw. vom Magneten zum Bereich aus magnetisch leitendem Material des Rotors überstreicht. Durch diese
Ausbildung kann der lineare Verlauf der Meßkurve über den gesamten Meßbereich verbessert werden und weist vor allem im
Bereich von 90° Grad bis 110° Grad noch einen nahezu linearen Verlauf auf. In der Figur 3 ist eine Ausbildung mit
einem in drei Abschnitte 51, 52, 53 aufgeteilten Stator 10c dargestellt. Jeder der drei Abschnitte 51, 52, 53 hat einen
Winkelbereich von ca. 12 0° Grad und zwischen den einzelnen
R. 29484-1
Abschnitten 51, 52, 53 befindet sich je ein Luftspalt 54, 55, 56. Der Rotor lic entspricht der Ausbildung nach Figur
1. Befinden sich Stator 10c und der Rotor lic in Ausgangsstellung, so befindet sich der Luftspalt 55 in dem
der Hallsensor 16 angeordnet ist in der Mitte des ca. 240° Grad aufweisenden Ringmagneten 21. Die beiden
anderen Luftspalte 54, 56 sind aufgrund des ca. 120° Grad aufweisenden Abstands vom Luftspalt 55 im Ubergangsbereich
des Ringmagneten 21 zum Ringmagneten 22 ausgebildet. Dabei überstreicht weder der Luftspalt 54 noch der Luftspalt 56
bei einer Drehbewegung von 12 0° Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn, also bei einer Messung keine
Diskontinuitätsstelle, d.h. keine Übergangsstelle von einem Ringmagneten zum anderen Ringmagneten.
Während in der Figur 3 der Rotor lic den Stator 10c umgreift, sind in der Figur 4 Rotor und Stator vertauscht,
was bedeutet, daß in der Figur 4 der Stator 1Od den Rotor lld umgreift.
In der Ausführung nach der Figur 5 ist der zweite Ringmagnet 22 durch einen Bereich aus magnetisch leitendem Material
ersetzt. Die Ausbildung des Stators 1Oe, insbesondere der Abschnitte und der Luftspalte entspricht der nach der Figur
3. In analoger Weise, wie von der Figur 3 zu der Figur 4, ist die Figur 6 gegenüber der Figur 5 abgewandelt. In der
Figur 6 umgreift bei sonst gleicher Ausgestaltung wie in der Figur 5, der Stator 1Of den Rotor Hf.
Will man nur mit einem einzigen Hallelement arbeiten, so kann im Stator auch nur ein Luftspalt realisiert sein.
Dadurch lassen sich grundsätzlich alle durch weitere Luftspalte auftretende Meßkurvenverfälschungen vermeiden.
Der Ausgangspunkt der Messung ist ferner im Bereich des ca. 270° Grad umfassenden Winkelbereichs des Ringmagneten 21
wählbar, wobei für einen geringen Temperaturgang des Hallsensors vorteilhaft der Nullpunkt des Winkelbereichs mit
• t( t tt ft tit* >··* ···· · &bgr; ·
R. 29484-1
dem Nullpunkt der magnetischen Induktion zusammengelegt wird, wie in der Figur 10 dargestellt.
In der Figur 8 umgreift der Stator 10g den Rotor 11g. Ferner weist der Stator 10g zwei Luftspalte 61, 62 auf, wobei der
Abstand zwischen den Luftspalten 61, 62 120° Grad beträgt. In Ausgangsstellung ist der erste Luftspalt 61 in der Mitte
des Ringmagneten 21 angeordnet, während der zweite Luftspalt 62 sich im Übergangsbereich zwischen den beiden Magneten 21,
22 befindet. In der Figur 8 z.B. ist in beiden Luftspalten 61, 62 je ein Hallelement 16 angeordnet, um die erwähnte
redundante oder meßfehlerkompensierende Messung durchführen zu können. Hierbei nimmt die Induktion B im Hallelement 16
im Luftspalt 61 kontinuierlich zu, während die Induktion B gleichzeitig im Hallelement 16 im Luftspalt 62
kontinuierlich abnimmt. Die Meßwerte werden dann in einer bekannten, hier nicht dargestellten elektrischen Schaltung
ausgewertet.
Ferner könnte in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1, 3, 4, 7, 8 der Ringmagnet 22 bzw. der Ringmagnet 21 durch
Luft ersetzt werden, so daß sich, wie in der Figur 9 gezeigt, in diesem Bereich ein verbreiteter Luftspalt 65
ergeben würde.
In der Figur 10 ist nun der Verlauf der Änderung der Induktion B über den Drehwinkel &agr; bei einer im Abschnitt
Stand der Technik beschriebenen Meßvorrichtung dargestellt {Kurve a). Dabei beträgt der lineare Bereich der Kennlinie
ca ± 15°. Soll damit linear bei einem Meßbereich von 100° gemessen werden, so kann dieser bestenfalls von - 25° bis +
75° erfolgen. Damit liegt aber der Bereich höchster Meßgenauigkeit, nämlich bei B=O, mitten im Meßbereich.
Dagegen ergibt sich bei einer Anordnung gemäß der Erfindung ein linearer Bereich der Kennlinie von größer 90° (als
Beispiel Kurve b in Figur 10 mit ca. ± 110°). Damit ergibt
tt t tt
R. 29484-1
sich gemäß der Erfindung die Möglichkeit, bei einem gewünschten linearen Meßbereich von 100° den Bereich mit
höchster Meßgenauigkeit, nämlich bei B = 0 in den Winkelnullpunkt zu legen und somit die gewünschte hohe
Genauigkeit im Winkelnullpunkt zu erreichen.
Statt der in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 9 dargestellten, übereinander angeordneten Stator und
Rotor könnten Stator und Rotor auch als Scheiben nebeneinander ausgebildet sein. In der schematischen
Darstellung in der Figur 11 ist ein scheibenförmiger Rotor 11b an einer Welle 40b befestigt. In der Stirnseite des
Rotors 11b sind die beiden Ringmagnete eingelassen, wobei in der Figur 11 aufgrund des Schnittes nur der Ringmagnet 21b
sichtbar ist. Mit einem Luftspalt 12b steht dem Rotor 11b der Stator 10b gegenüber. Es sind Schlitze 14b und 15b im
Stator 10b vorhanden, wobei im Schlitz 15b ein Hallelement 16b zur Signalerzeugung angeordnet ist. Dieses
Ausführungsbeispiel korrespondiert zur Ausbildung nach der Figur 1. Entsprechend könnte auch die Ausführungsbeispiele
nach den Figuren 2 bis 9 umgestaltet werden.
Claims (14)
1. Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer
Relativbewegung zwischen einem Stator (10) und einem Rotor (11) wobei sich zwischen Stator (10) und Rotor (11) ein
Hauptluftspalt (12) befindet und im Stator (10) mindestens
ein Luftspalt (14, 15, 54, 55, 56) ausgebildet ist, wobei sich in mindestens einem Luftspalt {14, 15, 54, 55, 56)
mindestens ein magnetfeldempfindliches Element (16) befindet und wobei im Rotor (11) mindestens ein Ringmagnet {21, 22)
mit in radialer Richtung ausgerichteter magnetischer Polarisierung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ringmagnet (21) einen Winkelbereich von größer 180° aufweist.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich zwischen den Enden des Ringmagneten (21) ergebende restliche Winkelbereich aus magnetisch leitendem
Material besteht. {Figur 2)
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zwischen den Enden des ersten Ringmagneten (21)
ergebende restliche Winkelbereich einen Ringmagneten (22) mit zum Ringmagneten (21) gegensinniger magnetischer
Polarisierung aufweist. (Figur 1)
R. 29484-1
4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stator (10) aus mehreren durch Luftspalte {54, 55, 56) getrennte Bereiche (51, 52, 53)
besteht und daß keiner der Luftspalte (14, 15) eine sich am Ende der Ringmagneten (21, 22) befindliche
Diskontinuitätsstelle im Meßbereich überschreitet.
5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) drei Luftspalte (54, 55,
56) aufweist, die im Abstand von 120° Grad im Stator (10) ausgebildet sind.
6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) zwei Luftspalte (61, 62)
aufweist, die einen Abstand von 120° Grad aufweisen.
7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) einen Luftspalt (61)
aufweist und dieser Luftspalt (61) in Ausgangsstellung der Meßvorrichtung sich in der Mitte des Winkelbereichs des
Ringmagneten (21) befindet.
8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) den Stator (10) umkreist
{Figur 1) .
9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) den Rotor (11) umgreift
{Figur 2).
10. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) und der Rotor {11)
scheibenförmig ausgebildet sind (Figur 10).
R. 29484-1
11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) und der Rotor
(11) aus magnetisch leitendem Material bestehen.
12. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunkt des mechanischen
Meßbereichs mit dem Nullpunkt der magnetischen Induktion B mindestens nahezu zusammengelegt wird.
13. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldempfindliche Element ein Hallelement (16) ist.
14. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zwischen dem Ende des Ringmagneten (21)
ergebende restliche Winkelbereich Luft aufweist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29520111U DE29520111U1 (de) | 1995-09-29 | 1995-12-19 | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung |
DE19630764A DE19630764A1 (de) | 1995-09-29 | 1996-07-31 | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung |
US08/703,950 US5861745A (en) | 1995-09-29 | 1996-08-28 | Measuring device for contactless determination of relative angular position with an improved linear range |
FR9611716A FR2739444B1 (fr) | 1995-09-29 | 1996-09-26 | Dispositif de mesure pour la detection sans contact d'un mouvement relatif |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19536322 | 1995-09-29 | ||
DE29520111U DE29520111U1 (de) | 1995-09-29 | 1995-12-19 | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29520111U1 true DE29520111U1 (de) | 1997-02-06 |
Family
ID=7773581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29520111U Expired - Lifetime DE29520111U1 (de) | 1995-09-29 | 1995-12-19 | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29520111U1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19719019A1 (de) * | 1996-05-11 | 1997-11-13 | Itt Mfg Enterprises Inc | Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen |
WO1998048244A1 (de) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Ab Elektronik Gmbh | Vorrichtung zur ermittlung der position und/oder torsion rotierender wellen |
WO1998055828A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-10 | Mmt (S.A.) | Capteurs magnetique de position |
DE19903653C2 (de) * | 1999-01-29 | 2002-07-18 | A B Elektronik Gmbh | Gurtstraffer |
DE102008045677A1 (de) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Horst Siedle Gmbh & Co. Kg | Kontaktloser Tankstandsensor |
-
1995
- 1995-12-19 DE DE29520111U patent/DE29520111U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19719019A1 (de) * | 1996-05-11 | 1997-11-13 | Itt Mfg Enterprises Inc | Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen |
WO1998048244A1 (de) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Ab Elektronik Gmbh | Vorrichtung zur ermittlung der position und/oder torsion rotierender wellen |
US6201389B1 (en) * | 1997-04-23 | 2001-03-13 | Ab Eletronik Gmbh | Device for determining the angular position of a rotating shaft |
WO1998055828A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-10 | Mmt (S.A.) | Capteurs magnetique de position |
FR2764372A1 (fr) * | 1997-06-04 | 1998-12-11 | Moving Magnet Tech | Capteur magnetique de position |
DE19903653C2 (de) * | 1999-01-29 | 2002-07-18 | A B Elektronik Gmbh | Gurtstraffer |
DE102008045677A1 (de) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Horst Siedle Gmbh & Co. Kg | Kontaktloser Tankstandsensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19630764A1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung | |
EP0857292B1 (de) | Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines drehwinkels | |
DE19851839B4 (de) | Magnetfelddetektor | |
EP0920604B1 (de) | Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines drehwinkels bzw. einer linearen bewegung | |
DE102012002204B4 (de) | Magnetfeldsensor | |
DE60100393T2 (de) | Drehwinkelsensor mit linearer Ausgangscharakteristik | |
WO2001063213A1 (de) | Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines ferromagnetischen gegenstandes | |
DE102007013755A1 (de) | Indikatorelement für einen magnetischen Drehwinkelgeber | |
DE102004019054B4 (de) | Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ | |
EP1131605B1 (de) | Messvorrichtung zur berührunglosen erfassung eines drehwinkels | |
DE29520111U1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung | |
DE102005061347A1 (de) | Anordnung zur Messung des absoluten Drehwinkels einer Welle | |
DE29817399U1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels | |
EP0979388B1 (de) | Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines drehwinkels | |
DE19852915A1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels | |
DE102012221327A1 (de) | Sensorvorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements | |
EP1251336A2 (de) | Anordnung zum Bestimmen der Position eines Bewegungsgeberelements | |
DE102017211994B4 (de) | Sensoreinheit und Anordnung zur Erfassung der Position eines Bauteils | |
DE10228663A1 (de) | Anordnung zum Bestimmen der Lage eines Körpers | |
EP3695194A1 (de) | Elektromagnetisches messsystem für die erfassung von länge und winkel basierend auf dem magnetoimpedanzeffekt | |
EP1060360B1 (de) | Magnetfeldkompensierte sensoranordnung zur kraftmessung mit hall- oder feldeffektelementen | |
DE102017123772B4 (de) | Elektromagnetisches Messsystem für die Erfassung von Länge und Winkel basierend auf dem Magnetoimpedanzeffekt | |
EP1068490A1 (de) | Messvorrichtung zur berührungslosen erfassung eines drehwinkels | |
DE10123605B4 (de) | Rundmagnet | |
DE19802064B4 (de) | Sensormagnet, insbesondere zur Positionserfassung in Kombination mit einem Sensorelement, und Magnetisierspule für dessen Magnetisierung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970320 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990429 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020315 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20040415 |
|
R071 | Expiry of right |