DE3340128C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Polarisations­ sprunggeber nach der Gattung des Patentanspruchs.

Aus der DE-OS 31 40 302 ist bereits ein magnetischer Polarisationssprunggeber dieser Art bekannt. Dieser hat den Nachteil, daß durch das Vorbeibewegen der Magnet­ pole an der Aufnehmerspule in dieser zusätzlich zum Wiegandsignal ein herkömmliches Induktionssignal er­ zeugt wird, dessen Amplitude bei zunehmender Relativ­ geschwindigkeit zwischen den Magnetpolen und dem Wiegand­ draht zunimmt und bei der Weiterverarbeitung das Aus­ gangssignal stört.

Aus der dem Oberbegriff des Patentanspruchs zugrundeliegenden DE-OS 26 54 755 und aus der korrespondierenden US-PS 41 50 314 ist ferner ein magnetischer Polari­ sationssprunggeber bekannt, bei dem elektrische Si­ gnale durch Ummagnetisieren eines Wieganddrahtes in einer Aufnehmerspule dadurch induziert werden, daß eine Vielzahl von Magnetpolen unterschiedlicher Polari­ tät an dem Wieganddraht vorbeibewegt wird. Das in der Aufnehmerspule auch hier zusätzlich zum Wiegandsignal erzeugte herkömmliche Induktionssignal wird bei dieser Anordnung durch eine Kompensationsspule kompensiert, die von der Aufnehmerspule koaxial umschlossen wird. Bei dieser Anordnung ist der Wieganddraht jedoch außerhalb der gemeinsamen Achse der beiden Spulen angeordnet und zwischen den Wicklungen dieser Spulen eingeklemmt, so daß die Sensoranordnung unsymmetrisch ist. Dies hat zur Folge, daß das gewonnene Signal zwar von dem herkömmlichen, durch die vorbeibewegten Magnetpole bedingten Induktionssignal befreit wird, gegenüber Verdrehung der Spulen um ihre gemeinsame Achse aber empfindlich ist, was beim Zusammenbau der Sensoranordnung Schwierigkeiten bereitet und erheb­ liche Justierarbeit erfordert. Außerdem ergeben sich, wenn die Magnetpole unterschiedlicher Polarität mit geringen Abständen an dem Wieganddraht vorbeigeführt werden, Schwierigkeiten bei der Auflösung der Signale, was bei vielen Anwendungsfällen, insbesondere im Kraft­ fahrzeug, wo die Magnetpole vorzugsweise auf einer rotierenden Scheibe angeordnet sind, von Nachteil ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen magnetischen Polari­ sationssprunggeber zu schaffen, bei dem der Wieganddraht eine rotations­ symmetrische Lage bezüglich der Spulen einnimmt und das in der Auf­ nehmerspule zusätzlich zum Wiegandsignal erzeugte herkömmliche Induktions­ signal durch die Kompensationsspule kompensiert wird, ohne daß dabei das gewonnene Ausgangssignal gegenüber Verdrehung der beiden Spulen um ihre gemeinsame Achse empfindlich ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße magnetische Polarisationssprung­ geber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs hat den Vorteil, daß das in der Aufnehmerspule zusätzlich zum Wiegandsignal erzeugte herkömmliche Induktionssignal durch die Kompensations­ spule kompensiert wird, ohne daß dabei das gewonnene Ausgangssignal gegenüber Verdrehung der beiden Spulen um ihre gemeinsame Achse empfindlich ist, so daß der Zusammenbau der Sensoranordnung vereinfacht und der Anwendungsbereich erweitert wird. Er bringt den weiteren Vorteil, daß die in der Aufnehmerspule in­ duzierten Impulse verstärkt werden. Dabei läßt sich die Windungszahl der Kompen­ sationsspule verringern, wodurch die Abmessungen der Sensoranordnung verkleinert werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a, b und c einen aus der DE-OS 31 40 302 bekannten magnetischen Polari­ sationssprunggeber (Winkel- und Drehzahlgeber) in Drauf­ sicht, Schnitt und Detaildarstellung,

Fig. 1d das an den Wicklungsenden der Aufnehmerspule gemäß Fig. 1a, b und c abgenommene Ausgangssignal,

Fig. 2a ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Polarisations­ sprunggebers gemäß der Erfindung in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 2b das an den äußeren Enden der Reihen­ schaltung aus Aufnehmerspule und Kompensationsspule beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a abgenommene Signal.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1a, b und c ist ein Polarisationssprunggeber dargestellt, der zur Messung von Drehzahlen verwendet werden kann, insbesondere zur Messung von besonders niedrigen Drehzahlen, wie sie beispielsweise bei Anti­ blockier-Bremssystemen erforderlich sind, wenn die Räder des Fahrzeuges kurz vor dem Stillstand oder dem Zustand des Blockierens sind. Auf einer Welle 1 ist ein Rotor 2 befestigt, der einen ringförmigen Dauermagneten 3 auf­ weist. Dem Dauermagneten 3 sind Polleitbleche 4 zuge­ ordnet, die mit einer Vielzahl von Klauenpolen 5, bei­ spielsweise hundert Klauenpolen, versehen sind. Die Klauenpole 5 sind über die Polleitbleche 4 in der Weise magnetisiert, daß benachbarte Klauenpole 5 unter­ schiedliche Magnetpole aufweisen. Die Klauenpole 5 über­ lappen sich dabei in axialer Richtung des Rotors, wie aus Fig. 1b ersichtlich wird. Hierdurch ergibt sich ein Feldverlauf, der in axialer Richtung homogen und in der Ebene des Rotors 2 gekrümmt ist. Die Krümmung des Feldverlaufs in der Ebene des Rotors 2 ist aus Fig. 1c ersichtlich.

Den Klauenpolen gegenüber liegt radial zum Rotor 2 ein an einem nicht dargestellten Stator befestigter Wiegand­ draht 6, der von einer Aufnehmerspule 7 umgeben ist. An seinem dem Rotor 2 zugewandten Ende durchdringt der Wieganddraht 6 eine streifen- oder kreisförmige Leitplatte 8.

Wie aus Fig. 1c ersichtlich, erzeugen die benachbart liegenden Klauenpole 5, 5′, deren nach außen weisende Enden unterschiedliche Polarität aufweisen, ein in der Ebene des Rotors 2 stark gekrümmtes Magnetfeld. Bei Drehung des Rotors 2 erzeugen die Klauenpole 5 am Ort der Leitplatte 8, der in Fig. 1c durch eine strich­ punktierte Linie dargestellt ist, daher ein in seiner Stärke und Richtung wechselndes Magnetfeld. Während die Leitplatte 8 in unmittelbarer Nähe zu einem Klauenpol 5, 5′ nämlich überwiegend einer radial zur Rotorachse verlaufenden Magnetfeldkomponente ausge­ setzt ist, ist sie zwischen den Klauenpolen 5, 5′ über­ wiegend einer tagentialen Magnetfeldkomponente aus­ gesetzt, die radial auf den Wieganddraht 6 einwirkt.

Hierdurch stellen sich zwischen den Klauenpolen 5, 5′ physikalisch gesehen Blochwandablösungen im Draht 6 ein, und zwar in dem Bereich, der von der Leitplatte 8 umgeben ist. Bei Weiterbewegung des Drahtes 6 mit Leit­ platte 8 relativ zu den Klauenpolen 5, 5′ überwiegen dann die radial aus den Klauenpolen 5, 5′ austretenden Feldlinien, die über die Leitplatte 8 in axialer (be­ züglich Drahtachse) Richtung auf den Draht 6 einwirken. Diese im Draht 6 axial wirkende Komponente hat nun einen Transport der Blochwände zur Folge, so daß sich der Um­ magnetisierungseffekt über die Drahtlänge fortschrei­ tend auswirkt. Zu beachten ist dabei, daß magnetisch wirksam insoweit überwiegend das von der Leitplatte 8 um­ gebene Stück des Drahts 6 ist, so daß sich eine sehr präzise zeitliche Abhängigkeit des Ummagnetisierungs­ vorganges von der Relativbewegung zwischen Rotor 2 und Draht 6 einstellt.

Dabei dient die Leitplatte 8 lediglich zur Verstärkung der in der Aufnehmerspule 7 induzierten Impulse. Die be­ schriebene Anordnung ist also prinzipiell auch ohne Leitplatte 8 funktionsfähig.

In Fig. 2a ist ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches vorzugsweise zur Messung von niedrigen Drehzahlen verwendet wird, ent­ sprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a, b und c. In Abweichung zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a, b und c werden die Magnetpole beim Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 2a durch Magnete 10, 11, vorzugsweise Dauermagnete, gebildet, die auf dem Um­ fang des Rotors 2 verteilt sind. Sie bestehen aus Einzel­ magneten oder aus Magnetstreifen, die mehrpolig auf­ magnetisiert sind, vorzugsweise kunststoffgebundenen Dauermagneten.

Der erfindungsgemäße magnetische Polarisationssprung­ geber nach Fig. 2a unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1a, b und c dadurch, daß zur Kompensation des durch die Magnetpole in der Aufnehmerspule 7 zusätz­ lich zum Wiegandsignal induzierten Signals eine Kompen­ sationsspule 12 vorgesehen ist, die den Wieganddraht 6 koaxial umgibt. Die Kompensationsspule 12 ist in in der Zeichnung nicht dargestellter Weise zur Auf­ nehmerspule 7 in Reihe geschaltet und dem Magnetfeld der Magnete 10, 11 mit zur Aufnehmerspule entgegenge­ setztem, Wicklungssinn ausgesetzt. Wie aus Fig. 2a er­ sichtlich ist, ist die Kompensationsspule 12 auf die Leitplatte 8 aufgewickelt. Die Wieganddraht 6 ist im Bereich außerhalb der Leitplatte 8 von einem Schutz­ röhrchen 13 aus Glas umhüllt.

In Fig. 2b ist das an den äußeren Enden der Reihen­ schaltung aus Aufnehmerspule 7 und Kompensationsspule 12 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a abgenommene Signal dargestellt. Man sieht deutlich, daß der sinus­ förmige Anteil des in Fig. 1d dargestellten Signals durch die Wirkung der Kompensationsspule 12 elimi­ niert ist.

Bei der in Fig. 2a dargestellten erfindungsgemäßen An­ ordnung dient die Leitplatte 8 zur Verstärkung der in der Aufnehmerspule 7 und in der Kompensationsspule 12 induzierten Signale. Die beschriebene Anordnung ist also prinzipiell auch ohne Leitplatte 8 funktionsfähig.

Darüber hinaus ist auf die Feststellung Wert zu legen, daß die anhand der Fig. 2a beschriebene Anordnung mit Stator und Rotor lediglich beispielhaft gemeint ist. Die erfindungsgemäße Anordnung kann selbstverständlich auch bei Anordnungen verwendet werden, bei denen Magnet­ pole und Draht zueinander eine andere Form der Bewegung oder Annäherung, beispielsweise in linearer Form, aus­ üben. Statt einer Anordnung 6, 7, 12, 8; 10, 11 können weiterhin auch mehrere Anordnungen zur Gewinnung zeitlich versetzter Impulse verwendet werden oder mehrere Magnet­ polanordnungen auf ein mit einer Kompensationsspule ver­ sehenes Aufnehmerelement einwirken.

Als Material für die Leitplatte 8 kann ein bekanntes weichmagnetisches Material verwendet werden, beispiels­ weise Eisen oder Weichferrit.

Claims (1)

1. Magnetischer Polarisationssprunggeber, bei dem elektrische Signale durch Ummagnetisieren eines Wieganddrahtes (6) in wenigstens einer Aufnehmerspule (7), die den Wieganddraht (6) umgibt, induziert werden und bei dem die Ummagnetisierung durch nahe Relativbewegung einer Vielzahl von Magnetpolen (10, 11) unterschiedlicher Polarität am Wieganddraht (6) bewirkt wird, wobei der Wieganddraht (6) relativ zu den an ihm vorbeibewegten Magnetpolen (10, 11) so ausgerichtet ist, daß eines seiner beiden Enden dem Magnetfeld dieser Magnetpole (10, 11) stärker als das andere Ende ausgesetzt ist, wobei zur Kompensation des durch die Magnetpole (10, 11) in der Aufnehmerspule (7) zusätzlich zum Wiegandsignal induzierten Signals eine den Wieganddraht (6) ebenfalls umgebende, zur Aufnehmerspule (7) in Reihe geschaltete Kompensationsspule (12) vorgesehen ist, die dem Magnetfeld der Magnetpole (10, 11) in der Nähe der Aufnehmerspule (7) mit entgegengesetztem Wicklungssinn ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (12) den Wieganddraht (6) koaxial umgibt, daß er an seinem dem Magnetfeld stärker ausgesetzten Ende mit einer Leitplatte (8) versehen ist, die der Wieganddraht (6) durchdringt und daß die Kompensationsspule (12) die Leitplatte (8) umschließt.