WO2023131460A1 - Magnetsensoreinheit und magnetsensoranordnung - Google Patents

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WO2023131460A1
WO2023131460A1 PCT/EP2022/084714 EP2022084714W WO2023131460A1 WO 2023131460 A1 WO2023131460 A1 WO 2023131460A1 EP 2022084714 W EP2022084714 W EP 2022084714W WO 2023131460 A1 WO2023131460 A1 WO 2023131460A1
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sensor
magnetic
sensor unit
permanent magnet
magnetic sensor
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PCT/EP2022/084714
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Oliver Hahn
Wolfgang Welsch
Michael Kleinknecht
Andreas Baumgartner
Bernd Tepass
Mathias Kimmerle
Sina FELLA
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a magnetic sensor unit and a magnetic sensor arrangement with such a magnetic sensor unit.
  • DE 10 2004063 539 A1 discloses a magnetic sensor arrangement in which sensor elements which are sensitive to magnetic fields are arranged, the electrical properties of which can be changed as a function of a magnetic field which can be influenced by a moving passive sensor element.
  • the magnetic sensor arrangement has two sensor elements in a gradiometer arrangement, which are each assigned to one of two magnetic regions, which are arranged at a predetermined distance, of a permanent magnet designed as a gap magnet.
  • the areas and the gap magnet are arranged with regard to the wedge-shaped shape, the dimensions, the gap width and the gap depth and their positions relative to the sensor elements in such a way that the offset of the output signal of the sensor elements in the gradiometer arrangement is minimized.
  • the magnetic sensor unit with the features of independent claim 1 has the advantage that oblique magnetization enables miniaturization of a permanent magnet used as a back-bias magnet, which, in conjunction with at least two magnetic field-sensitive sensor elements of a sensor chip, is used to detect a movement of passive measuring sensors made of a ferromagnetic material is used.
  • the obliquely magnetized permanent magnet has advantages less than half of the volume, so that material costs can be saved. Due to the miniaturization of the magnet, the same sensor chip can be arranged both lengthwise and tilted by 90° in a housing of the magnetic sensor unit and inserted with the housing into a receiving bore with a predetermined diameter of, for example, 10 mm.
  • Embodiments of the present invention provide a magnetic sensor unit including a sensor chip and a permanent magnet.
  • the sensor chip includes at least two magnetic field-sensitive sensor elements, which are designed to be sensitive in a predetermined sensing direction and detect a change in a magnetic field that can be influenced by a moving passive measuring transducer.
  • the permanent magnet is magnetized obliquely to the sensing direction of the at least two sensor elements, so that magnetic field lines of its magnetic field point in the direction of the at least two sensor elements of the sensor chip.
  • the permanent magnet is arranged in such a way that the magnetic field lines of its magnetic field each run perpendicular to the sensing direction of the at least two sensor elements in a predetermined area of the at least two sensor elements.
  • Such a positioning of the permanent magnet makes it possible to effectively utilize a linear area of the at least two magnetic field-sensitive sensor elements.
  • a magnetic sensor arrangement with a movable measuring value transmitter made of a ferromagnetic or soft-magnetic material and with such a magnetic sensor unit is proposed.
  • the sensor corresponds to a rotor whose rotational movement is to be recorded.
  • the magnetic sensor unit is arranged on a fixed holder in the vicinity of the rotor, so that the sensor is guided past the magnetic sensor unit due to the rotary movement and thereby runs through the sensing direction of the at least two sensor elements of the magnetic sensor unit.
  • the magnetic sensor unit can preferably be introduced into a receiving bore of the stationary holder.
  • Embodiments of the magnetic sensor unit according to the invention with the at least two sensor elements can be used, for example, in motor vehicles for detecting the rotational speed of rotating passive measuring sensors, such as wheels or shafts.
  • the at least two magnetic field-sensitive sensor elements can be arranged in a known gradiometer arrangement. Due to the special magnetization and positioning of the permanent magnet, an offset of individual bridge signals and characteristic sensor signals of the at least two magnetic field-sensitive sensor elements calculated therefrom can be minimized, with a nevertheless strong individual bridge signal. Simulations also show that the permanent magnet allows higher positioning and manufacturing tolerances than usual due to the oblique magnetization. This alone can lead to savings in positioning tools.
  • the permanent magnet is preferably positioned relative to the sensor chip in such a way that the magnetic field lines of the permanent magnet's magnetic field run perpendicular to the sensing direction of the at least two sensor elements in the center of the at least two sensor elements.
  • Embodiments of the magnetic sensor unit and the magnetic sensor arrangement are preferably used in a vehicle to determine information relating to a rotational behavior of an associated steel vehicle wheel.
  • the at least two magnetic field-sensitive sensor elements of the magnetic sensor unit can thus be used to determine, for example, the rotational speed and/or rotational speed and/or yaw rate of the associated vehicle wheel.
  • the magnetic sensor unit can also be used as a speed sensor on the wheels for an anti-lock braking system (ABS), as a speed and phase sensor for an engine controller or as a steering angle sensor for so-called vehicle dynamics control systems and for electric power steering.
  • ABS anti-lock braking system
  • the magnetic sensor unit can also be used as a speed sensor on the wheels for an anti-lock braking system (ABS), as a speed and phase sensor for an engine controller or as a steering angle sensor for so-called vehicle dynamics control systems and for electric power steering.
  • ABS anti-lock braking system
  • a sensor chip is understood to mean a flat assembly, preferably designed as an ASIC (application-specific integrated circuit), in which the at least two sensor elements sensitive to magnetic fields are ideally arranged in the edge region.
  • the at least two magnetic field-sensitive sensor elements can preferably be arranged very close to the outer edge of the end face of the sensor chip.
  • the sensor chip with the permanent magnet can be arranged and operated in tilted positions within the housing of the magnetic sensor unit.
  • the means that such a sensor chip with the permanent magnet is able to be used in a magnetic sensor unit, the longitudinal direction of the housing of which is aligned perpendicularly or radially to the axis of rotation of the moving measuring transducer.
  • the sensor chip with the permanent magnet can thus be arranged in the magnetic sensor unit, for example, such that the longitudinal direction of the sensor chip is arranged parallel to the longitudinal direction of the housing of the magnetic sensor unit and radially to the measured value transmitter, which is designed as a gear wheel, for example.
  • a sensor chip with the permanent magnet can also be used in a magnetic sensor unit, the longitudinal direction of the housing of which is aligned parallel or axially to the axis of rotation of the moving measuring transducer.
  • Such a sensor chip with the permanent magnet can also be arranged in the magnetic sensor unit in such a way that the longitudinal direction of the sensor chip is aligned perpendicular to the longitudinal direction of the housing of the magnetic sensor unit and to the axis of rotation of the moving measuring transducer.
  • both embodiments the longitudinal direction of the sensor chip is oriented perpendicularly to the axis of rotation of the measuring transducer.
  • the permanent magnet can have a cross-sectional area and a length which runs perpendicular to the cross-sectional area and to the sensing direction of the at least two sensor elements and can be aligned symmetrically to the sensor chip.
  • a first side length of the cross-sectional area runs parallel to the sensing direction and a second side length perpendicular to the sensing direction.
  • the cross-sectional area of the permanent magnet can preferably be square with the same side lengths.
  • the magnetization direction of the permanent magnet and the sensing direction of the at least two sensor elements can enclose an angle of between 30° and 60°.
  • the magnetization direction of the permanent magnet and the sensing direction of the at least two sensor elements preferably enclose an angle of 45°.
  • This direction of magnetization can be implemented particularly easily with a square cross-sectional area of the permanent magnet.
  • the permanent magnet can have a recess with a preferably trapezoidal cross section in the area of the at least two sensor elements. As a result, the number of magnetic field lines of the magnetic field of the permanent magnet running perpendicular to the sensing direction of the at least two sensor elements can be increased in the region of the at least two sensor elements.
  • a homogenization disc made of a ferromagnetic or soft magnetic material can be arranged between the permanent magnet and the sensor chip.
  • the sensor chip can be arranged with corresponding contact elements in a common housing of the magnetic sensor unit with an end face and a lateral surface.
  • the common housing is preferably designed as a molded plastic housing, which can be produced easily and inexpensively by a plastic injection molding process.
  • the housing can have a measurement side, which can define the arrangement and orientation of the sensor chip with the at least two sensor elements within the housing, in that the edge region of the sensor chip with the at least two sensor elements faces the measurement side.
  • the sensor chip with the permanent magnet can be arranged in the housing of the magnetic sensor unit such that the sensing direction of the at least two sensor elements runs perpendicular to the end face of the housing, which corresponds to a first measuring side.
  • the sensor chip with the permanent magnet can be arranged in the housing of the magnetic sensor unit in such a way that the sensing direction of the at least two sensor elements runs parallel to the end face of the housing in the direction of the lateral surface, with a second measuring side running perpendicular to the end face of the housing and to the sensing direction of the at least two sensor elements.
  • the at least two sensor elements can be designed as magnetoresistive sensor elements whose measurement signal acquisition is based on a magnetoresistive sensor principle, in particular on a GMR effect (GMR: giant magnetoresistance) or a TMR effect (TMR: magnetic tunnel resistance) or an AMR -Effect (AMR: Anisotropic Magnetic Effect).
  • GMR giant magnetoresistance
  • TMR magnetic tunnel resistance
  • AMR AMR -Effect
  • FIG. 1 shows a schematic lateral sectional illustration of a first exemplary embodiment of a magnetic sensor arrangement according to the invention with a first exemplary embodiment of a magnetic sensor unit according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional front view of the magnetic sensor unit according to the invention from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the magnetic sensor arrangement according to the invention from FIG. 1 with a simulated magnetic field of a permanent magnet of the magnetic sensor unit according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of a second exemplary embodiment of a magnetic sensor unit according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic lateral sectional illustration of a second exemplary embodiment of a magnetic sensor arrangement according to the invention with a third exemplary embodiment of a magnetic sensor unit according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional front view of the magnetic sensor unit according to the invention from FIG. 5.
  • the illustrated exemplary embodiments of a magnetic sensor arrangement 1, 1A, 1B according to the invention each comprise a movable measuring value transmitter 3 made of ferromagnetic material and a magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, IOC according to the invention.
  • the sensor 3 corresponds to a rotor 3A such as a steel gear whose rotation is to be detected.
  • the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, IOC is arranged on a fixed holder (not shown) in the vicinity of the rotor 3A, so that the measuring value transmitter 3 is guided past the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 10C due to the rotational movement and in doing so has a sensing direction SR of at least two sensor elements 14 of the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 10C.
  • the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 10C can be introduced, for example, into a receiving bore of the stationary holder.
  • the illustrated exemplary embodiments of the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 10C each include a sensor chip 12, 12A, 12B and a permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C.
  • the sensor chip 12, 12A, 12B comprises at least two magnetic field-sensitive sensor elements 14, which are designed to be sensitive in a predetermined sensing direction SR and detect a change in a magnetic field B, which can be influenced by a moving passive measuring transducer 3.
  • the permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C is magnetized obliquely to the sensing direction SR of the at least two sensor elements 14, so that Show magnetic field lines of its magnetic field B in the direction of the at least two sensor elements 14 of the sensor chip 12, 12A, 12B.
  • the permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C is arranged in such a way that the magnetic field lines of its magnetic field B each run perpendicular to the sensing direction SR of the at least two sensor elements 14 in a predetermined area of the at least two sensor elements 14.
  • the sensor chips 12, 12A, 12B each have three sensor elements 14, which are spatially separated from one another and spaced evenly apart from one another in the edge region of the sensor chip 12, 12A, 12B.
  • the three sensor elements 14 are designed as magnetoresistive sensor elements 14A whose measurement signal detection is based on a magnetoresistive sensor principle.
  • magnetoresistive sensor elements 14A are used, which are based on a GMR effect or a TMR effect or an AMR effect.
  • the permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C has a cross-sectional area A and a length b, which runs perpendicular to the cross-sectional area A and to the sensing direction SR of the sensor elements 14 and symmetrically to the sensor chip 12, 12A, 12B is aligned.
  • a first side length a1 of the cross-sectional area A runs parallel to the sensing direction SR and a second side length a2 runs perpendicular to the sensing direction SR.
  • the cross-sectional area A of the permanent magnet 16, 16A, 16B is square in the illustrated exemplary embodiments with the same side lengths a1, a2.
  • a magnetization direction MR of the obliquely magnetized permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C and the sensing direction SR of the sensor elements 14 enclose an angle w of 45° in the illustrated exemplary embodiments of the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 16C.
  • the permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C in the illustrated exemplary embodiments of the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 16C is aligned in such a way that the magnetic field lines of the magnetic field B of the permanent magnet 16, 16A, 16B, 16C are perpendicular in the middle of the three sensor elements 14 to the sensing direction SR of the three sensor elements 14.
  • the cross-sectional area of the permanent magnet 16 has a different shape.
  • the magnetization direction MR of the permanent magnet 16 can enclose a different angle w between 30° and 60° with the sensing direction SR of the sensor elements 14 .
  • the sensor chip 12, 12A, 12B with corresponding contact elements 13 is arranged in a common housing 11, 11A, 11B of the magnetic sensor unit 10, 10A, 10B, 10C, which has an end face 11.1 and a Has lateral surface 11.2.
  • the housing 11, 11A, 11B is designed as a molded plastic housing.
  • the housing 11, 11A, 11B has a measuring side MSI, MS2, which defines the arrangement and orientation of the sensor chip 12, 12A, 12B with the sensor elements 14 within the housing 11, 11A, 11B by the edge area of the sensor chip 12, 12A, 12B with the sensor elements 14 facing the measuring side MSI, MS2.
  • the sensor chip 12A with the permanent magnet 16A in the illustrated first exemplary embodiment of the magnetic sensor unit 10A is arranged in the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A in such a way that the sensing direction SR of the sensor elements 14 is perpendicular to the end face 11.1 of the housing 11A runs, which corresponds to a first measurement page MSI.
  • the sensor s is arranged in such a way that its axis of rotation DAI runs parallel to the end face 11.1 of the housing 11A.
  • the sensing direction SR of the three sensor elements 14 and the first side length al of the square cross-sectional area A of the permanent magnet 16A run parallel to the longitudinal direction x of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A and perpendicular to the axis of rotation DAI of the sensor 3.
  • the second side length a2 of the square cross-sectional area A of the permanent magnet 16A runs parallel to the vertical direction z of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A and to the axis of rotation DAI of the sensor 3.
  • the length b of the permanent magnet 16A runs parallel to the transverse direction y of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A. With regard to its length b, permanent magnet 16A is placed symmetrically to sensor chip 12A. As can also be seen from FIG.
  • the permanent magnet 16A is aligned in the sensing direction SR or in the longitudinal direction x of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A in such a way that the field lines in the center of the sensor elements 14 are perpendicular to the sensing direction SR and in the negative vertical direction. z of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A. In the vicinity of the sensor 3, the field lines of the magnetic field B are now deflected in the direction of the sensor 3, as a result of which a signal is generated in the sensing direction SR or in the longitudinal direction x of the housing 11A of the magnetic sensor unit 10A.
  • the linear range of the sensor elements 14 can be effectively utilized by the described positioning of the permanent magnet 16A.
  • the illustrated second exemplary embodiment of the magnetic sensor unit 10B comprises a permanent magnet 16B, which has a cutout 18 with a preferably trapezoidal cross section in the region of the three sensor elements 14.
  • the number of magnetic field lines of the magnetic field B of the permanent magnet 16C running perpendicularly to the sensing direction SR of the three sensor elements 14 can be increased in the middle of the three sensor elements 14.
  • a homogenization disc (not shown) made of a ferromagnetic or soft magnetic material can be arranged between the permanent magnet and the sensor chip.
  • the sensor chip 12B with the permanent magnet 16C in the illustrated third exemplary embodiment of the magnetic sensor unit IOC is arranged in the housing 11B of the magnetic sensor unit IOC in such a way that the sensing direction SR of the sensor elements 14 is parallel to the end face 11.1 of the housing 11B runs in the direction of the lateral surface 11.2 of the housing 11B.
  • a second measuring side MS2 runs perpendicular to the end face 11.1 of the housing 11B and to the sensing direction SR of the sensor elements 14.
  • the measuring value transmitter 3 is arranged here in such a way that its axis of rotation DA2 runs perpendicular to the end face 11.1 of the housing 11B and parallel to the longitudinal direction of the housing.
  • the sensing direction SR and the first side length al of the square cross-sectional area A of the permanent magnet 16C run parallel to the vertical direction z of the housing 11B of the magnetic sensor unit IOC.
  • the second side length a2 of the square cross-sectional area A of the permanent magnet 16C runs parallel to the longitudinal direction x of the housing 11B of the magnetic sensor unit IOC.
  • the length b of the permanent magnet 16C runs parallel to the transverse direction y of the housing 11B of the magnetic sensor unit IOC, analogously to the first exemplary embodiment of the magnetic sensor unit 10A. With regard to its length b, the permanent magnet 16C is also placed symmetrically to the sensor chip 12B.
  • the permanent magnet 16C is aligned in the sensing direction SR or vertical direction z of the housing 11B of the magnetic sensor unit 10B in such a way that the field lines in the middle of the sensor elements 14 are perpendicular to the sensing direction SR and in the longitudinal direction x of the housing 11B of the magnetic sensor unit 10B show.
  • the field lines of the magnetic field B are now deflected in the direction of the measuring sensor 3, as a result of which a signal is generated in the sensing direction SR or in the vertical direction z of the housing 11B of the magnetic sensor unit 10B.
  • the linear range of the sensor elements 14 can also be effectively utilized in the second exemplary embodiment of the magnetic sensor unit 10B.
  • the permanent magnet 10B with recess 18 shown in FIG. 4 can also be used here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetsensoreinheit (10) mit einem Sensorchip (12) und einem Permanentmagneten (16), wobei der Sensorchip (12) mindestens zwei magnetfeldempfindliche Sensorelemente (14) umfasst, welche in eine vorgegebene Sensierrichtung (SR) sensitiv ausgeführt sind und eine Veränderung eines Magnetfelds (B) erfassen, welches durch einen bewegten passiven Messwertgeber (3) beeinflussbar ist, wobei der Permanentmagnet (16) schräg zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) magnetisiert ist, so dass Magnetfeldlinien seines Magnetfelds (B) in Richtung der mindestens zwei Sensorelemente (14) des Sensorchips (12) zeigen, wobei der Permanentmagnet (16) so angeordnet ist, dass die Magnetfeldlinien seines Magnetfelds (B) jeweils in einem vorgegebenen Bereich der mindestens zwei Sensorelemente (14) senkrecht zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) verlaufen, sowie eine Magnetsensoranordnung (1) mit einer solchen Magnetsensoreinheit (10).

Description

Beschreibung
Titel
Magnetsensoreinheit und Magnetsensoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Magnetsensoreinheit und eine Magnetsensoranordnung mit einer solchen Magnetsensoreinheit.
Aus der DE 10 2004063 539 Al ist eine Magnetsensoranordnung bekannt, bei der magnetfeldempfindliche Sensorelemente angeordnet sind, deren elektrische Eigenschaften in Abhängigkeit von einem Magnetfeld veränderbar sind, das durch ein bewegtes passives Geberelement beeinflussbar ist. Die Magnetsensoranordnung weist zwei Sensorelemente in einer Gradiometeranordnung auf, die jeweils einem von zwei in einem vorgegebenen Abstand angeordneten magnetischen Bereichen eines als Spaltmagneten ausgeführten Permanentmagneten zugeordnet sind. Die Bereiche und der Spaltmagnet sind hinsichtlich der beispielsweise keilförmigen Formgebung, der Abmaße, der Spaltbreite sowie der Spalttiefe und ihrer Positionen zu den Sensorelementen so angeordnet, dass der Offset des Ausgangssignals der Sensorelemente in der Gradiometeranordnung minimiert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Magnetsensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine schräge Magnetisierung eine Miniaturisierung eines als Back-Bias-Magneten eingesetzten Permanentmagneten ermöglicht, welcher in Verbindung mit mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelementen eines Sensorchips zu Erfassung einer Bewegung von passiven Messwertgebern aus einem ferromagnetischen Material eingesetzt wird. So weist der schräg magnetisierte Permanentmagnet im Vergleich zu herkömmlichen als Back-Bias-Magneten eingesetzten Permanentmagneten bei gleichem Material weniger als die Hälfte des Volumens auf, so dass Materialkosten eingespart werden können. Durch die Miniaturisierung des Magneten kann der gleiche Sensorchip sowohl längs als auch um 90° verkippt in einem Gehäuse der Magnetsensoreinheit angeordnet und mit dem Gehäuse in eine Aufnahmebohrung mit einem vorgegebenen Durchmesser von beispielsweise 10mm eingesetzt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Magnetsensoreinheit mit einem Sensorchip und einem Permanentmagneten zur Verfügung. Der Sensorchip umfasst mindestens zwei magnetfeldempfindliche Sensorelemente, welche in eine vorgegebene Sensierrichtung sensitiv ausgeführt sind und eine Veränderung eines Magnetfelds erfassen, welches durch einen bewegten passiven Messwertgeber beeinflussbar ist. Hierbei ist der Permanentmagnet schräg zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente magnetisiert, so dass Magnetfeldlinien seines Magnetfelds in Richtung der mindestens zwei Sensorelemente des Sensorchips zeigen. Der Permanentmagnet ist so angeordnet, dass die Magnetfeldlinien seines Magnetfelds jeweils in einem vorgegebenen Bereich der mindestens zwei Sensorelemente senkrecht zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verlaufen.
Durch eine solche Positionierung des Permanentmagneten ist es möglich, einen linearen Bereich der mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente effektiv auszu nutzen.
Zudem wird eine Magnetsensoranordnung mit einem beweglichen Messwertgeber aus einem ferromagnetischen bzw. weichmagnetischen Material und mit einer solchen Magnetsensoreinheit vorgeschlagen. Hierbei entspricht der Messwertgeber einem Rotor, dessen Drehbewegung erfasst werden soll. Die Magnetsensoreinheit ist an einem feststehenden Halter in der Umgebung des Rotors angeordnet, so dass der Messwertgeber aufgrund der Drehbewegung an der Magnetsensoreinheit vorbeigeführt wird und dabei die Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente der Magnetsensoreinheit durchläuft.
Die Magnetsensoreinheit kann bevorzugt in eine Aufnahmebohrung des feststehenden Halters eingeführt sein. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit mit den mindestens zwei Sensorelemente können beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Drehzahlerfassung von drehenden passiven Messwertgebern, wie Rädern oder Wellen eingesetzt werden. Vorzugsweise können die mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente in einer bekannten Gradiometeranordnung angeordnet werden. Durch die spezielle Magnetisierung und Positionierung des Permanentmagneten kann ein Offset von Einzelbrückensignalen und daraus berechneten charakteristischen Sensorsignalen der mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente minimiert werden, bei einem dennoch starken Einzelbrückensignal. Ebenso zeigt sich in Simulationen, dass der Permanentmagnet durch die schräge Magnetisierung höhere Positionier- und Fertigungstoleranzen erlaubt als sonst üblich. Alleine dadurch können bei den Werkzeugen für die Positionierung Einsparungen realisiert werden. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet so zum Sensorchip positioniert, dass die Magnetfeldlinien des Magnetfelds des Permanentmagneten in der Mitte der mindestens zwei Sensorelemente senkrecht zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verlaufen. Bevorzugt werden Ausführungsformen der Magnetsensoreinheit und der Magnetsensoranordnung in einem Fahrzeug zum Ermitteln von Informationen bezüglich eines Drehverhaltens eines zugeordneten Fahrzeugrads aus Stahl eingesetzt. So können mit den mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelementen der Magnetsensoreinheit beispielsweise Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Drehrate des zugeordneten Fahrzeugrads ermittelt werden. Je nach Anwendungsfall kann die Magnetsensoreinheit auch als Drehzahlfühler an den Rädern für ein Antiblockierbremssystem (ABS), als Drehzahl- und Phasengeber für eine Motorsteuerung oder als Lenkwinkelsensor für sogenannte Fahrdynamikregelsysteme und für elektrische Lenkhilfen eingesetzt werden.
Unter einem Sensorchip wird nachfolgend eine vorzugsweise als ASIC (Anwendungsspezifischer Integrierter Schaltkreis) ausgeführte flache Baugruppe verstanden, bei welcher die mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente idealerweise im Randbereich angeordnet sind. Vorzugsweise können die mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente sehr nahe an der Außenkante der Stirnseite des Sensorchips angeordnet sein. Dadurch kann der Sensorchip mit dem Permanentmagneten in verkippten Lagen innerhalb des Gehäuses der Magnetsensoreinheit angeordnet und betrieben werden. Das bedeutet, dass ein solcher Sensorchip mit dem Permanentmagneten in die Lage versetzt ist, in einer Magnetsensoreinheit eingesetzt zu werden, deren Gehäuselängsrichtung senkrecht bzw. radial zur Drehachse des bewegten Messwertgebers ausgerichtet ist. Somit kann der Sensorchip mit dem Permanentmagneten beispielsweise so in der Magnetsensoreinheit angeordnet werden, dass die Längsrichtung des Sensorchips parallel zur Gehäuselängsrichtung der Magnetsensoreinheit und radial zu dem beispielsweise als Zahnrad ausgeführten Messwertgeber angeordnet ist. Zudem kann ein solcher Sensorchip mit dem Permanentmagneten auch in einer Magnetsensoreinheit eingesetzt werden, deren Gehäuselängsrichtung parallel bzw. axial zur Drehachse des bewegten Messwertgebers ausgerichtet ist. Somit kann ein solcher Sensorchip mit dem Permanentmagneten auch so in der Magnetsensoreinheit angeordnet werden, dass die Längsrichtung des Sensorchips senkrecht zur Gehäuselängsrichtung der Magnetsensoreinheit und zur Drehachse des bewegten Messwertgebers ausgerichtet ist. Bei beiden Ausführungsformen ist die Längsrichtung des Sensorchips senkrecht zur Drehachse des Messwertgebers ausgerichtet. Dadurch können beide Ausführungsformen der Magnetsensoreinheit in Aufnahmebohrungen mit dem gleichen Durchmesser eingesetzt werden, welcher möglichst klein sein sollte.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetsensoreinheit und der im unabhängigen Patentanspruch 14 angegebenen Magnetsensoranordnung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass der Permanentmagnet eine Querschnittsfläche und eine Länge aufweisen kann, welche senkrecht zur Querschnittsfläche und zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verläuft und symmetrisch zum Sensorchip ausgerichtet sein kann. Hierbei verläuft eine erste Seitenlänge der Querschnittsfläche parallel zur Sensierrichtung und eine zweite Seitenlänge senkrecht zur Sensierrichtung. Um für mögliche Einbaulagen der mindestens zwei magnetfeldempfindlichen Sensorelemente im Gehäuse der Magnetsensoreinheit ähnliche bzw. möglichst gleiche Messergebnisse erzielen zu können, kann die Querschnittsfläche des Permanentmagneten bevorzugt quadratisch mit gleichen Seitenlängen ausgeführt sein. In vorteilhafter Ausgestaltung der Magnetsensoreinheit können die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten und die Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente einen Winkel zwischen 30° und 60° einschließen. Vorzugsweise schließen Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten und die Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente einen Winkel von 45° ein. Diese Magnetisierungsrichtung kann besonders einfach bei einer quadratischen Querschnittsfläche des Permanentmagneten umgesetzt werden. Des Weiteren kann der Permanentmagnet im Bereich der mindestens zwei Sensorelemente eine Aussparung mit einem vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch kann die Anzahl der senkrecht zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verlaufenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds des Permanentmagneten im Bereich der mindestens zwei Sensorelemente erhöht werden. Alternativ kann zur Erhöhung der senkrecht zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verlaufenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds des Permanentmagneten eine Homogenisierungsscheibe aus einem ferromagnetischen bzw. weichmagnetischen Material zwischen dem Permanentmagneten und dem Sensorchip angeordnet sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Magnetsensoreinheit kann der Sensorchip mit korrespondierenden Kontaktelementen in einem gemeinsamen Gehäuse der Magnetsensoreinheit mit einer Stirnfläche und einer Mantelfläche angeordnet sein. Das gemeinsame Gehäuse ist vorzugsweise als Kunststoffmoldgehäuse ausgeführt, welches einfach und kostengünstig durch ein Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Magnetsensoreinheit kann das Gehäuse eine Messseite aufweisen, welche die Anordnung und Orientierung des Sensorchips mit den mindestens zwei Sensorelementen innerhalb des Gehäuses definieren kann, indem der Randbereich des Sensorchips mit den mindestens zwei Sensorelementen der Messseite zugewandt ist. So kann der Sensorchip mit dem Permanentmagneten beispielsweise so in dem Gehäuse der Magnetsensoreinheit angeordnet sein, dass die Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente senkrecht zur Stirnfläche des Gehäuses verläuft, welche einer ersten Messseite entspricht. Alternativ kann der Sensorchip mit dem Permanentmagneten so in dem Gehäuse der Magnetsensoreinheit angeordnet sein, dass die Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente parallel zur Stirnfläche des Gehäuses in Richtung Mantelfläche verläuft, wobei eine zweite Messseite senkrecht zur Stirnfläche des Gehäuses und zur Sensierrichtung der mindestens zwei Sensorelemente verläuft. Dadurch ist es möglich, dass beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit in Aufnahmebohrungen mit dem gleichen Durchmesser von vorzugsweise 10mm oder kleiner eingeführt und betrieben werden können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Magnetsensoreinheit können die mindestens zwei Sensorelemente als magnetoresistive Sensorelemente ausgeführt sein, deren Messsignalerfassung auf einem magnetoresistiven Sensorprinzip beruht, insbesondere auf einem GMR-Effekt (GMR: Riesenmagnetowiderstand) oder einem TMR-Effekt (TMR: magnetischer Tunnelwiderstand) oder einem AMR-Effekt (AMR: Anisotroper magnetischer Effekt). Das eingesetzte magnetische Sensorprinzip ist beispielsweise von dem zu überbrückenden Luftspalt zwischen der Magnetsensoreinheit und dem beweglichen Messwertgeber abhängig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische seitliche Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetsensoranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit.
Fig. 2 zeigt eine schematische geschnittene Frontansicht der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Magnetsensoranordnung aus Fig. 1 mit einem simulierten Magnetfeld eines Permanentmagneten der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit. Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit.
Fig. 5 zeigt eine schematische seitliche Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetsensoranordnung mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit.
Fig. 6 zeigt eine schematische geschnittene Frontansicht der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit aus Fig. 5.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus Fig. 1 bis 6 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Magnetsensoranordnung 1, 1A, 1B jeweils einen beweglichen Messwertgeber 3 aus ferromagnetischen Material und eine erfindungsgemäße Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, IOC. Hierbei entspricht der Messwertgeber 3 einem Rotor 3A, wie beispielsweise einem Stahlzahnrad, dessen Drehbewegung erfasst werden soll. Die Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, IOC ist an einem nicht dargestellten feststehenden Halter in der Umgebung des Rotors 3A angeordnet, so dass der Messwertgeber 3 aufgrund der Drehbewegung an der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C vorbeigeführt wird und dabei eine Sensierrichtung SR von mindestens zwei Sensorelementen 14 der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C durchläuft. Hierzu kann die Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C beispielsweise in eine Aufnahmebohrung des feststehenden Halters eingeführt sein.
Wie aus Fig. 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C jeweils einen Sensorchip 12, 12A, 12B und einen Permanentmagneten 16, 16A, 16B, 16C. Der Sensorchip 12, 12A, 12B umfasst mindestens zwei magnetfeldempfindliche Sensorelemente 14, welche in eine vorgegebene Sensierrichtung SR sensitiv ausgeführt sind und eine Veränderung eines Magnetfelds B erfassen, welches durch einen bewegten passiven Messwertgeber 3 beeinflussbar ist. Hierbei ist der Permanentmagnet 16, 16A, 16B, 16C schräg zur Sensierrichtung SR der mindestens zwei Sensorelemente 14 magnetisiert, so dass Magnetfeldlinien seines Magnetfelds B in Richtung der mindestens zwei Sensorelemente 14 des Sensorchips 12, 12A, 12B zeigen. Der Permanentmagnet 16, 16A, 16B, 16C ist so angeordnet, dass die Magnetfeldlinien seines Magnetfelds B jeweils an einem vorgegebenen Bereich der mindestens zwei Sensorelemente 14 senkrecht zur Sensierrichtung SR der mindestens zwei Sensorelemente 14 verlaufen.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, IOC weisen die Sensorchips 12, 12A, 12B jeweils drei Sensorelemente 14 auf, welche räumlich voneinander getrennt und gleichmäßig voneinander beab- standet im Randbereich des Sensorchips 12, 12A, 12B angeordnet sind. Die drei Sensorelemente 14 sind als magnetoresistive Sensorelemente 14A ausgeführt, deren Messsignalerfassung auf einem magnetoresistiven Sensorprinzip beruht. In Abhängigkeit vom Abstand bzw. dem zu überbrückenden Luftspalt zwischen der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, IOC und dem Messwertgeber 3 werden magnetoresistive Sensorelemente 14A eingesetzt, welche auf einem GMR-Effekt oder einem TMR-Effekt oder einem AMR-Effekt basieren.
Wie aus Fig. 1 bis 6 weiter ersichtlich ist weist der Permanentmagnet 16, 16A, 16B 16C eine Querschnittsfläche A und eine Länge b auf, welche senkrecht zur Querschnittsfläche A und zur Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14 verläuft und symmetrisch zum Sensorchip 12, 12A, 12B ausgerichtet ist. Hierbei verläuft eine erste Seitenlänge al der Querschnittsfläche A parallel zur Sensierrichtung SR und eine zweite Seitenlänge a2 verläuft senkrecht zur Sensierrichtung SR. Zudem ist die Querschnittsfläche A des Permanentmagneten 16, 16A, 16B in den dargestellten Ausführungsbeispielen quadratisch mit gleichen Seitenlängen al, a2 ausgeführt. Eine Magnetisierungsrichtung MR des schräg magnetisierten Permanentmagneten 16, 16A, 16B, 16C und die Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14 schließen in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 16C einen Winkel w von 45° ein. Hierbei ist der Permanentmagnet 16, 16A, 16B, 16C in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 16C so ausgerichtet, dass die Magnetfeldlinien des Magnetfelds B des Permanentmagneten 16, 16A, 16B, 16C in der Mitte der drei Sensorelemente 14 senkrecht zur Sensierrichtung SR der drei Sensorelemente 14 verlaufen. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Magnetsensoreinheit 10 weist die Querschnittsfläche des Permanentmagneten 16 eine andere Form auf. Zudem kann die Magnetisierungsrichtung MR des Permanentmagneten 16 einen anderen Winkel w zwischen 30° und 60° mit der Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14 einschließen.
Wie aus Fig. 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, ist der Sensorchip 12, 12A, 12B mit korrespondierenden Kontaktelementen 13 in einem gemeinsamen Gehäuse 11, 11A, 11 B der Magnetsensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C angeordnet, welches eine Stirnfläche 11.1 und eine Mantelfläche 11.2 aufweist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse 11, 11A, 11B als Kunststoffmoldgehäuse ausgeführt. Das Gehäuse 11, 11A, 11B weist eine Messseite MSI, MS2 auf, welche die Anordnung und Orientierung des Sensorchips 12, 12A, 12B mit den Sensorelementen 14 innerhalb des Gehäuses 11, 11A, 11B definiert, indem der Randbereich des Sensorchips 12, 12A, 12B mit den Sensorelementen 14 der Messseite MSI, MS2 zugewandt ist.
Wie aus Fig. 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der Sensorchip 12A mit dem Permanentmagnet 16A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit 10A so in dem Gehäuse 11A der Magnetsensoreinheit 10A angeordnet, dass die Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14 senkrecht zur Stirnfläche 11.1 des Gehäuses 11A verläuft, welche einer ersten Messseite MSI entspricht. Hierbei ist der Messwertgeber s so angeordnet, dass seine Drehachse DAI parallel zur Stirnseite 11.1 des Gehäuses 11A verläuft. Die Sensierrichtung SR der drei Sensorelemente 14 und die erste Seitenlänge al der quadratischen Querschnittsfläche A des Permanentmagneten 16A verlaufen parallel zur Längsrichtung x des Gehäuses 11A der Magnetsensoreinheit 10A und senkrecht zur Drehachse DAI des Messwertgebers 3. Die zweite Seitenlänge a2 der quadratischen Querschnittsfläche A des Permanentmagneten 16A verläuft parallel zur Hochrichtung z des Gehäuses 11A der Magnetsensoreinheit 10A und zur Drehachse DAI des Messwertgebers 3. Die Länge b des Permanentmagneten 16A verläuft parallel zur Querrichtung y des Gehäuses 11A der Magnetsensoreinheit 10A. Bezüglich seiner Länge b ist Permanentmagnet 16A symmetrisch zum Sensorchip 12A platziert. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, ist der Permanentmagnet 16A in Sensierrich- tung SR bzw. Längsrichtung x des Gehäuses 11 A der Magnetsensoreinheit 10A so ausgerichtet, dass die Feldlinien in der Mitte der Sensorelemente 14 senkrecht zur Sensierrichtung SR und in negativer Hochrichtung -z des Gehäuses 11A der Magnetsensoreinheit 10A zeigen. In der Nähe des Messwertgebers 3 werden die Feldlinien des Magnetfelds B nun in Richtung des Messwertgebers 3 abgelenkt, wodurch ein Signal in Sensierrichtung SR bzw. in Längsrichtung x des Gehäuses 11A der Magnetsensoreinheit 10A erzeugt wird. Durch die beschriebene Positionierung des Permanentmagneten 16A kann der lineare Bereich der Sensorelemente 14 effektiv ausgenutzt werden.
Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit 10B im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit 10A einen Permanentmagneten 16B, welcher im Bereich der drei Sensorelemente 14 eine Aussparung 18 mit einem vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt aufweist. Dadurch kann die Anzahl der senkrecht zur Sensierrichtung SR der drei Sensorelemente 14 verlaufenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds B des Permanentmagneten 16C in der Mitte der drei Sensorelemente 14 erhöht werden. Alternativ kann zur Erhöhung der senkrecht zur Sensierrichtung SR der drei Sensorelemente 14 verlaufenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds B des Permanentmagneten 16 eine nicht dargestellte Homogenisierungsscheibe aus einem ferromagnetischen bzw. weichmagnetischen Material zwischen dem Permanentmagneten und dem Sensorchip angeordnet sein.
Wie aus Fig. 5 und 6 weiter ersichtlich ist, ist der Sensorchip 12 B mit dem Permanentmagnet 16C im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit IOC so in dem Gehäuse 11B der Magnetsensoreinheit IOC angeordnet, dass die Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14 parallel zur Stirnfläche 11.1 des Gehäuses 11B in Richtung Mantelfläche 11.2 des Gehäuses 11B verläuft. Eine zweite Messseite MS2 verläuft senkrecht zur Stirnfläche 11.1 des Gehäuses 11B und zur Sensierrichtung SR der Sensorelemente 14. Hierbei ist der Messwertgeber 3 so angeordnet, dass seine Drehachse DA2 senkrecht zur Stirnseite 11.1 des Gehäuses 11B und parallel zur Gehäuselängsrichtung verläuft. Die Sensierrichtung SR und die erste Seitenlänge al der quadratischen Querschnittsfläche A des Permanentmagneten 16C verlaufen parallel zur Hochrichtung z des Gehäuses 11B der Magnetsensoreinheit IOC. Die zweite Seitenlänge a2 der quadratischen Querschnittsfläche A des Permanentmagneten 16C verläuft parallel zur Längsrichtung x des Gehäuses 11 B der Magnetsensoreinheit IOC. Die Länge b des Permanentmagneten 16C verläuft analog zum ersten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit 10A parallel zur Querrichtung y des Gehäuses 11B der Magnetsensoreinheit IOC. Bezüglich seiner Länge b ist der Permanentmagnet 16C ebenfalls symmetrisch zum Sensorchip 12B platziert. Im dritten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit IOC ist der Permanentmagnet 16C in Sensierrichtung SR bzw. Hochrichtung z des Gehäuses 11B der Magnetsensoreinheit 10B so ausgerichtet, dass die Feldlinien in der Mitte der Sensorelemente 14 senkrecht zur Sensierrichtung SR und in Längsrichtung x des Gehäuses 11 B der Magnetsensoreinheit 10B zeigen. In der Nähe des Messwertgebers 3 werden die Feldlinien des Magnetfelds B nun in Richtung des Messwertgebers 3 abgelenkt, wodurch ein Signal in Sensierrichtung SR bzw. in Hochrichtung z des Gehäuses 11B der Magnetsensoreinheit 10B erzeugt wird. Durch die beschriebene Positionierung des Permanentmagneten 16B kann auch im zweiten Ausführungsbeispiel der Magnetsensoreinheit 10B der lineare Bereich der Sensorelemente 14 effektiv ausgenutzt werden. Zur Erhöhung der Anzahl der senkrecht zur Sensierrichtung SR der drei Sensorelemente 14 verlaufenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds B des Permanentmagneten 16C in der Mitte der drei Sensorelemente 14, kann auch hier der in Fig. 4 dargestellte Permanentmagnet 10B mit Aussparung 18 verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Magnetsensoreinheit (10) mit einem Sensorchip (12) und einem Permanentmagneten (16), wobei der Sensorchip (12) mindestens zwei magnetfeldempfindliche Sensorelemente (14) umfasst, welche in eine vorgegebene Sensierrichtung (SR) sensitiv ausgeführt sind und eine Veränderung eines Magnetfelds (B) erfassen, welches durch einen bewegten passiven Messwertgeber (3) beeinflussbar ist, wobei der Permanentmagnet (16) schräg zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) magnetisiert ist, so dass Magnetfeldlinien seines Magnetfelds (B) in Richtung der mindestens zwei Sensorelemente (14) des Sensorchips (12) zeigen, , wobei der Permanentmagnet (16) so angeordnet ist, dass die Magnetfeldlinien seines Magnetfelds (B) jeweils in einem vorgegebenen Bereich der mindestens zwei Sensorelemente (14) senkrecht zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) verlaufen.
2. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (14) im Randbereich des Sensorchips (12) ausgebildet sind.
3. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldlinien des Magnetfelds (B) des Permanentmagneten (16) in der Mitte der mindestens zwei Sensorelemente (14) senkrecht zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) verlaufen.
4. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (16) eine Querschnittsfläche (A) und eine Länge (b) aufweist, welche senkrecht zur Querschnittsfläche (A) und zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) verläuft und symmetrisch zum Sensorchip (12) ausgerichtet ist, wobei eine erste Seitenlänge (al) der Querschnittsfläche (A) parallel zur Sensierrichtung (SR) und eine zweite Seitenlänge (a2) senkrecht zur Sensierrichtung (SR) verläuft. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (16) im Bereich der mindestens zwei Sensorelemente (14) eine Aussparung (18) mit einem vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt aufweist. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Permanentmagneten (16) und dem Sensorchip (12) eine Homogenisierungsscheibe aus einem ferromagnetischen Material angeordnet ist. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (A) des Permanentmagneten (16) quadratisch mit gleichen Seitenlängen (al, a2) ausgeführt ist. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungsrichtung (MR) des Permanentmagneten (16) und die Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) einen Winkel (w) zwischen 30° und 60°, vorzugsweise 45°, einschließen. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (12) mit korrespondierenden Kontaktelementen (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (11) der Magnetsensoreinheit (10), insbesondere in einem Kunststoffmoldgehäuse, mit einer Stirnfläche (11.1) und einer Mantelfläche (11.2) angeordnet sind. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) eine Messseite (MSI, MS2) aufweist, welche die Anordnung und Orientierung des Sensorchips (12) mit den mindestens zwei Sensorelementen (14) innerhalb des Gehäuses (11) definiert, - 14 - indem der Randbereich des Sensorchips (12) mit den mindestens zwei Sensorelementen (14) der Messseite (MSI, MS2) zugewandt ist. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (12) mit dem Permanentmagneten (16) so in dem Gehäuse (11) der Magnetsensoreinheit (10) angeordnet ist, dass die Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) senkrecht zur Stirnfläche (11.1) des Gehäuses (11) verläuft, welche einer ersten Messseite (MSI) entspricht. Magnetsensoreinheit (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorchip (12) mit dem Permanentmagneten (16) so in dem Gehäuse (11) der Magnetsensoreinheit (10) angeordnet ist, dass die Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) parallel zur Stirnfläche (11.1) in Richtung Mantelfläche (11.2) des Gehäuses (11) verläuft, wobei eine zweite Messseite (MS2) senkrecht zur Stirnfläche (11.1) des Gehäuses (11) und zur Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) verläuft. Magnetsensoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (14) als magnetoresistive Sensorelemente (14A) ausgeführt sind, deren Messsignalerfassung auf einem magnetoresistiven Sensorprinzip beruht, insbesondere auf einem GMR-Effekt oder einem TMR-Effekt oder einem AMR- Effekt. Magnetsensoranordnung (1) mit einem beweglichen Messwertgeber (3) aus ferromagnetischen Material und einer Magnetsensoreinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Messwertgeber (3) einem Rotor (3A) entspricht, dessen Drehbewegung erfasst werden soll, und wobei die Magnetsensoreinheit (10) an einem feststehenden Halter in der Umgebung des Rotors (3A) angeordnet ist, so dass der Messwertgeber (3) aufgrund der Drehbewegung an der Magnetsensoreinheit (10) vorbeigeführt wird und dabei die Sensierrichtung (SR) der mindestens zwei Sensorelemente (14) der Magnetsensoreinheit (10) durchläuft. - 15 - Magnetsensoranordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetsensoreinheit (10) in eine Aufnahmebohrung des feststehenden Halters eingeführt ist.
PCT/EP2022/084714 2022-01-05 2022-12-07 Magnetsensoreinheit und magnetsensoranordnung WO2023131460A1 (de)

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