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DE102006056906A1 - Sensor arrangement for measurement of angle of rotation of electric motor i.e. servo motor, has encoder exhibiting borehole that receives shaft, so that magnetic field influenced by encoder changes rotation axis based on angle of rotation - Google Patents

Sensor arrangement for measurement of angle of rotation of electric motor i.e. servo motor, has encoder exhibiting borehole that receives shaft, so that magnetic field influenced by encoder changes rotation axis based on angle of rotation Download PDF

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DE102006056906A1
DE102006056906A1 DE102006056906A DE102006056906A DE102006056906A1 DE 102006056906 A1 DE102006056906 A1 DE 102006056906A1 DE 102006056906 A DE102006056906 A DE 102006056906A DE 102006056906 A DE102006056906 A DE 102006056906A DE 102006056906 A1 DE102006056906 A1 DE 102006056906A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
encoder
magnetic field
sensor arrangement
rotation
angle
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102006056906A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Schirling
Peter Stauder
Johannes GÖRLACH
Yves Kheyr-Pour
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Temic Automotive Electric Motors GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG, Temic Automotive Electric Motors GmbH filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

The arrangement has a cylindrical magnetic encoder (1) arranged on a shaft, and a magnetic field sensor unit (3, 4), which detects magnetic field influenced by a relative rotation movement between the encoder and the sensor element. The encoder exhibits an eccentric borehole (2) that receives the shaft, so that the magnetic field influenced by the encoder changes a rotation axis in accordance with an angle of rotation. The encoder includes a soft-magnetic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie deren Verwendung in Kraftfahrzeugen.The The invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of claim 1 and their use in motor vehicles.

Sensoranordnungen zur Winkelmessung finden vielfältigen Einsatz. Sie werden beispielsweise zur Erfassung des Lenkwinkels in Kraftfahrzeugen und dabei vorzugsweise zur Bestimmung des Lenkwinkels in fahrdynamischen Regelungen (ESP) verwendet. Darüber hinaus werden sie auch beispielsweise zur Drehwinkelerfassung des Rotors von Elektromotoren eingesetzt.sensor arrays for angle measurement find manifold Commitment. They are used, for example, to detect the steering angle in motor vehicles and preferably for determining the steering angle used in driving dynamics regulations (ESP). Furthermore They are also, for example, to the rotation angle detection of the rotor used by electric motors.

Eine bereits bekannte Anordnung zur berührlosen Messung eines Drehwinkels innerhalb von 360° verwendet einen besonders einfach ausgebildeten zylinderförmigen Encoder, welcher im Wesentlichen zu seiner Zylindergrundfläche homogen und parallel magnetisiert ist. Solche magnetischen Encoder werden auch als Diametral-Encoder oder Diametralmagnete bezeichnet, da Nord- und Südpol bezüglich einer durch den Mittelpunkt der Grundfläche verlaufenden Symmetrielinie gegenüberliegend angeordnet sind.A already known arrangement for the contactless measurement of a rotation angle used within 360 ° a particularly simple trained cylindrical encoder, which in Essentially homogeneously and parallel magnetized to its cylinder base is. Such magnetic encoders are also called diametral encoders or Diametralmagnete referred to as the north and south pole with respect to a through the center the base area extending symmetry line are arranged opposite.

Aufgrund dieser Art der Magnetisierung des Encoders wird das ihn umgebende magnetische Feld durch eine Drehung des Enco ders um dessen Zylinderachse so beeinflusst, dass die Änderungen des magnetischen Feldes infolge der Drehbewegungen, durch Magnetfeldsensoren erfassbar sind und als Drehwinkeländerungen bewertet werden können. Ein zylinderförmiger Encoder, welcher hingegen eine übliche Magnetisierung im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse aufweist, beeinflusst das ihn umgebende Magnetfeld in einer. Weise, dass aus diesem keine Rückschlüsse auf Drehungen des Encoders um seine Zylinderachse möglich sind.by virtue of this type of magnetization of the encoder will surround it magnetic field by a rotation of the Enco DERS around its cylinder axis so influenced that the changes the magnetic field due to the rotational movements, by magnetic field sensors can be detected and evaluated as rotational angle changes. A cylindrical encoder, which, however, a usual Magnetization substantially parallel to the cylinder axis, affects the surrounding magnetic field in one. Way that out this no conclusions on Rotations of the encoder around its cylinder axis are possible.

Zur Messung des Drehwinkels eines solchen Encoders um dessen Zylinderachse ist es üblich, aufgrund des diesen umgebenden Feldlinienverlaufs, Sensoranordnungen zu verwenden, bei denen mindestens ein Sensorelement axial, im Wesentlichen mittig zentriert unter oder über dem Encoder angeordnet ist. Dies ist häufig nicht leicht zu realisieren. Wenn zum Beispiel die Installation solch einer Sensoranordnung zur Drehwinkelerfassung einer Welle dient und nach deren Einbau erfolgen soll, ist es möglich dass an den Enden der Welle kein Bauraum mehr zugänglich ist. Außerdem treten Fälle auf, bei denen konstruktionsbedingt an keinem Ende der Welle Bauraum für eine Sensoranordnung zur Verfügung steht.to Measurement of the rotation angle of such an encoder around its cylinder axis it is usual, due to the surrounding field line course, sensor arrangements to use, in which at least one sensor element axially, substantially centrally centered below or above the encoder is arranged. This is often not easy to realize. If For example, the installation of such a sensor arrangement for rotational angle detection a shaft is used and should be done after their installation, it is possible that at the ends of the shaft no space is more accessible. In addition, kick Cases, where by design at no end of the shaft space for one Sensor arrangement available stands.

Druckschrift US 7,030,608 A1 schlägt eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung vor, welche einen zylinderförmigen Magnetencoder, mit zur Zylindergrundfläche paralleler Magnetisierung aufweist und zwei Magnetfeldsensorelemente, welche zueinander und bezüglich der Zylindergrundfläche um 90° verdreht ausgerichtet sind und zusammen an einem Ort im radialen Magnetfeld des Magnetencoders positioniert sind. Die eng benachbarte Positionierung der beiden Magnetfeldsensorelemente ist allerdings insofern nachteilig, dass diese beiden Elemente die zu erfassenden Magnetfeldkomponenten des jeweils anderen Elements beeinflussen und so zu einer systematischen Messungenauigkeit beitragen. Darüber hinaus ist die eng benachbarte Positionierung beider Magnetfeldsensorelemente auch anfällig gegenüber kleinen Verschiebungen, bzw. Abstandsfehlern zum Encoder oder des Encoders von seiner idealen Mittelachse, welche gewisse Messfehler hervorrufen. Diese können durch eine Art Pendelbewegung charakterisiert werden, welche der Magnetfeldsensor im Zuge einer Drehbewegung des Encoders erfasst.pamphlet US Pat. No. 7,030,608 A1 proposes a rotation angle detection device having a cylindrical magnet encoder with magnetization parallel to the cylinder base and two magnetic field sensor elements oriented 90 ° to each other and rotated with respect to the cylinder base and positioned together at a location in the radial magnetic field of the magnet encoder. However, the closely adjacent positioning of the two magnetic field sensor elements is disadvantageous in that these two elements influence the magnetic field components of the respective other element to be detected and thus contribute to a systematic measurement inaccuracy. In addition, the closely adjacent positioning of both magnetic field sensor elements is also susceptible to small displacements, or distance errors to the encoder or the encoder from its ideal central axis, which cause certain measurement errors. These can be characterized by a kind of pendulum movement which the magnetic field sensor detects in the course of a rotary motion of the encoder.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Sensoranordnung vorzuschlagen, insbesondere eine Sensoranordnung, welche nur ein Magnetfeldsensorelement benötigt.The Object of the present invention is an alternative To propose a sensor arrangement, in particular a sensor arrangement, which only requires a magnetic field sensor element.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Sensoranordnung gemäß Anspruch 1.The The object is achieved by Sensor arrangement according to claim 1.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde eine Sensoranordnung zur Messung eines Drehwinkels vorzuschlagen, welche einen im Wesentlichen zylinderförmigen, magnetisierbaren oder magnetischen Encoder, mindestens ein Magnetfeldsensorelement, welches bezüglich der Zylinderachse des Encoders radial positioniert ist und den Encoder nicht berührt, und eine Welle aufweist. Der Encoder ist auf der Welle befestigt und das mindestens eine Magnetfeldsensorelement erfasst das, durch relative Rotationsbewegung/en zwischen Encoder und dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement beeinflusste Magnetfeld. Der im Wesentlichen zylinderförmige Encoder weist eine exzentrische Bohrung durch seine Grundflächen auf. Diese Bohrung nimmt die Welle auf, so dass sich das durch den Encoder beeinflusste Magnetfeld bezüglich der Rotationsachse gemäß dem Drehwinkel ändert.Of the The invention is based on the idea of a sensor arrangement for measurement to propose an angle of rotation which is essentially cylindrical, magnetizable or magnetic encoder, at least one magnetic field sensor element, which respect the cylinder axis of the encoder is radially positioned and the encoder not touched, and having a shaft. The encoder is mounted on the shaft and the at least one magnetic field sensor element detects, through relative rotational movement / s between encoder and the at least a magnetic field sensor element influenced magnetic field. The essentially cylindrical encoder has an eccentric hole through its bases. This hole picks up the shaft, allowing itself through the encoder affected magnetic field with respect the rotation axis changes according to the rotation angle.

Vorzugsweise ändert sich dabei die Magnetfeldstärke und/oder die magnetische Flussdichte, insbesondere im Luftspalt zwischen dem Encoder und dem jeweiligen, mindestens einen Magnetfeldsensorelement.Preferably changes while the magnetic field strength and / or the magnetic flux density, in particular in the air gap between the encoder and the respective at least one magnetic field sensor element.

Eine Positionierung der Sensorelemente radial zur Zylinderachse des Encoders ermöglicht die Verwendung der Sensoranordnung zur Bestimmung des Drehwinkels einer Welle, wobei der Encoder nicht an oder auf einem Ende der Welle angeordnet sein muss. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ermöglicht insbesondere eine absolute Drehwinkelmessung innerhalb eines Messbereichs von 360°, also innerhalb einer Umdrehung.A positioning of the sensor elements radially to the cylinder axis of the encoder allows the use of the sensor arrangement for determining the rotational angle of a shaft, wherein the encoder does not have to be arranged at or on one end of the shaft. The sensor arrangement according to the invention allows, in particular, an absolute angle of rotation Measurement within a measuring range of 360 °, ie within one revolution.

Es ist zweckmäßig, dass der Encoder im Wesentlichen aus einem weichmagnetischen Material besteht. Insbesondere besteht der Encoder im Wesentlichen aus Eisen. Besonders bevorzugt wird der Encoder durch ein Stanzverfahren ausgebildet. Solche Encoder, insbesondere ausgestanzte Weicheisenencoder, sind relativ kostengünstig. Darüber hinaus ermöglicht ein Weicheisenencoder insbesondere die Verwendung von Hallelementen mit Permanentmagneten.It is appropriate that the encoder consists essentially of a soft magnetic material. In particular, the encoder consists essentially of iron. Especially Preferably, the encoder is formed by a stamping process. Such encoders, in particular punched soft iron encoder, are relatively inexpensive. About that also allows a soft iron encoder, in particular the use of Hall elements with permanent magnets.

Der Encoder kann alternativ vorzugsweise sowohl auf dem ru henden Teil und/oder dem beweglichen Teil angeordnet sein. Insbesondere kann also die Welle rotatorisch beweglich und/oder das mindestens eine Magnetfeldsensorelement rotatorisch beweglich sein.Of the Alternatively, the encoder may preferably be both on the stationary part and / or the movable part. In particular, can So the shaft rotatory movable and / or the at least one Magnetic field sensor element to be rotationally movable.

Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Magnetfeldsensorelement ein Hallelement beziehungsweise ein Hallsensor ist.It it is preferred that the at least one magnetic field sensor element is a Hall element or a Hall sensor.

Vorzugsweise ist der Encoder im Wesentlichen nicht auf einem Wellenende befestigt. Die Möglichkeit dieses Merkmal umzusetzen ist ein Vorteil der vorgeschlagenen Sensoranordnung.Preferably the encoder is essentially not mounted on a shaft end. The possibility Implementing this feature is an advantage of the proposed sensor arrangement.

Der Encoder weist bevorzugt mindestens eine Ausgleichskavität auf, die so ausgebildet ist, dass der Encoder bezüglich seiner Rotationsbewegungen ausgewuchtet ist. Insbesondere weist der Encoder eine Ausgleichsbohrung auf, besonders bevorzugt zwei Ausgleichsbohrungen.Of the Encoder preferably has at least one Ausgleichskavität, the is designed so that the encoder with respect to its rotational movements is balanced. In particular, the encoder has a compensation hole on, particularly preferably two compensation holes.

Es ist zweckmäßig, dass die Sensoranordnung mindestens zwei Magnetfeldsensorelemente aufweist, welche bezüglich der Zylinderachse des Encoders um einen Winkelbetrag zwischen mehr als 45° und weniger als 135° zueinander versetzt angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine höhere Genauigkeit der Drehwinkelberechnung erreichen. Insbesondere können Messfehler und/oder systematische Fehler, welche sich aus der Feldgeometrie des/der magnetischen Feldes/Felder ergeben, ausgeglichen und/oder herausgerechnet werden.It is appropriate that the sensor arrangement has at least two magnetic field sensor elements, which respect the cylinder axis of the encoder by an angle between more as 45 ° and less than 135 ° to each other are arranged offset. This allows a higher accuracy reach the rotation angle calculation. In particular, measurement errors can and / or systematic errors resulting from the field geometry of the magnetic field / fields, balanced and / or be calculated out.

Die Sensoranordnung weist bevorzugt zwei Magnetfeldsensorelemente auf, welche bezüglich der Zylinderachse des Enco ders um einen Winkelbetrag von im Wesentlichen 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Die um 90° zueinander versetzte Anordnung der Magnetfeldsensorelemente ermöglicht eine relativ einfache Berechnung des Drehwinkels unter Berücksichtigung der mindestens zwei Sensorausgangssignale.The Sensor arrangement preferably has two magnetic field sensor elements, which regarding the Cylinder axis of the Enco ders by an angle amount of substantially 90 ° to each other are arranged offset. The offset by 90 ° to each other arrangement the magnetic field sensor elements allows a relatively simple calculation of the angle of rotation under consideration the at least two sensor output signals.

Bei dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement ist zweckmäßigerweise jeweils ein, in zur Zylinderachse des Encoders im Wesentlichen radialer Richtung magnetisierter, Permanentmagnet angeordnet. Insbesondere ist der jeweilige Permanentmagnet in Richtung im Wesentlichen radial zur Zylinderachse des Encoders, vom Encoder ausgehend, hinter, besonders bevorzugt direkt hinter, dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine Kombination mit weichmagnetischem Encoder und mindestens einem Hallelement einfach realisiert werden. Das Magnetfeld des mindestens einen Permanentmagneten wird durch den Encoder moduliert beziehungsweise beeinflusst, wobei das mindestens eine Magnetfeldsensorelement diese unterschiedlichen Ausprägungen der Magnetfeldlinien, insbesondere die jeweilige magnetische Flussdichte und/oder den magnetischen Fluss, erfasst und aus diesem eine Drehstellung des Encoder und damit einen Drehwinkel der Welle berechnet werden kann.at the at least one magnetic field sensor element is expediently one in, to the cylinder axis of the encoder substantially radial Direction magnetized, permanent magnet arranged. Especially is the respective permanent magnet in the direction substantially radially to the cylinder axis of the encoder, starting from the encoder, behind, especially preferably directly behind, the at least one magnetic field sensor element arranged. As a result, in particular a combination with soft magnetic Encoder and at least one Hall element can be easily realized. The magnetic field of the at least one permanent magnet is through the encoder modulated or influenced, the at least a magnetic field sensor element these different forms of Magnetic field lines, in particular the respective magnetic flux density and / or the magnetic flux detected and from this a rotational position of the encoder and thus a rotation angle of the shaft can be calculated can.

Vorzugsweise findet die Berechnung des Drehwinkels und/oder die Berechnung der entsprechenden Drehstellung des Encoders in einer externen elektronischen Kontrolleinheit statt.Preferably finds the calculation of the rotation angle and / or the calculation of the corresponding rotary position of the encoder in an external electronic Control unit instead.

Bevorzugt ist die Welle Teil des Rotors eines Elektromotors. Hierdurch lässt sich die jeweilige Drehstellung des Rotors berechnen.Prefers the shaft is part of the rotor of an electric motor. This is possible calculate the respective rotational position of the rotor.

Es ist zweckmäßig, dass die Welle als eine Hohlwelle und/oder Hülse ausgebildet ist. Solch eine Bauform von Wellen findet sich beispielsweise in Lenksystem von Kraftfahrzeugen zur Bestimmung von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten.It is appropriate that the shaft is formed as a hollow shaft and / or sleeve. Such a design of waves is found for example in steering system of motor vehicles for the determination of steering angles and / or steering moments.

Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der Sensoranordnung in Kraftfahrzeugen. Diesbezüglich vorzugsweise in einer Anordnung zur Messung des Drehwinkels einer Lenkwelle.Of Furthermore, the invention relates to the use of the sensor arrangement in motor vehicles. In this regard, preferably in an arrangement for measuring the angle of rotation of a Steering shaft.

Die hier vorgeschlagene Sensoranordnung kann in unterschiedlichen Bereichen zur Messung von absoluten Winkeln verwendet werden. Dabei ist ein Einsatz dieser Sensoranordnung besonders in Sensorsystemen, insbesondere Lenkwinkelsensoren bzw. Lenkwinkelsensorsystemen oder in erweiterter Form als eigenständiger Lenkwinkelsensor, in Kraftfahrzeugen sinnvoll. Darüber hinaus kann die Sensoranordnung auch speziell zur Winkelmessung in Drehreglern und zur Messung des Drehwinkels von Wellen verwendet werden. Alternativ vorzugsweise wird die Sensoranordnung zur Messung bzw. zur Drehwinkelerfassung des Rotors eines Elektromotors eingesetzt. Dabei ist insbesondere eine Anordnung des Encoders auf einer Hohlwelle und/oder einer Hülse vorgesehen. Es ist alternativ ebenfalls vorgesehen die Sensoranordnung auf einem Stator anzuordnen, um welchen ein Außenläufer rotiert, der mindestens ein Magnetfeldsensorelement aufweist. Des Weiteren ist die vorgeschlagene Sensoranordnung besonders geeignet für eine Verwendung in einem Servomotor für eine Hinterachslenkung, für Pumpenmotoren, insbesondere in einem Antiblockiersystem und für eine Verwendung in einem Motor in einer aktiven Lenkung und/oder servo-unterstützten Lenkung. Insbesondere wird die Sensoranordnung in einer Motorregelung verwendet.The sensor arrangement proposed here can be used in different areas for measuring absolute angles. In this case, use of this sensor arrangement is particularly useful in sensor systems, in particular steering angle sensors or steering angle sensor systems or in an expanded form as an independent steering angle sensor in motor vehicles. In addition, the sensor arrangement can also be used especially for angle measurement in encoders and for measuring the angle of rotation of waves. Alternatively, preferably, the sensor arrangement is used for measuring or for detecting the angle of rotation of the rotor of an electric motor. In particular, an arrangement of the encoder on a hollow shaft and / or a sleeve is provided. It is alternatively also provided to arrange the sensor arrangement on a stator, around which an external rotor rotates, which has at least one magnetic field sensor element. Furthermore, the proposed sensor arrangement is particularly suitable for use in a servo motor for a rear axle steering, for pump motors, in particular in an anti-lock brake system and for use in a motor in an active steering and / or servo-assisted steering. In particular, the sensor arrangement is used in a motor control.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.Further preferred embodiments emerge from the dependent claims and the following description of exemplary embodiments with reference to FIG Characters.

Es zeigen in schematischer DarstellungIt show in more schematic presentation

1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung mit einem zylinderförmigen Encoder, zwei Hallelementen und jeweils einem Permanentmagneten und 1 An embodiment of a sensor arrangement with a cylindrical encoder, two Hall elements and one permanent magnet and

2 ein Ausführungsbeispiel in welchem der Encoder auf einer Welle angeordnet ist, welche Teil des Rotors eines Elektromotors ist. 2 an embodiment in which the encoder is arranged on a shaft which is part of the rotor of an electric motor.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung dargestellt. Zylinderförmiger Encoder 1 ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff ausgebildet und weist eine, bezüglich seiner beiden im Wesentlichen kreisförmigen Grundflächen, exzentrische Bohrung 2 auf, welche so ausgebildet ist, dass sie eine Welle aufnehmen kann, deren Drehwinkel gemessen werden soll. Des Weiteren weist zylinderförmiger Encoder 1 zwei weitere exzentrische Bohrungen 5 auf. Diese dienen dazu, die Unwucht, welche aufgrund der exzentrischen Bohrung und damit aufgrund der Anordnung des Encoders 1 auf der Welle entsteht, auszugleichen, insbesondere im Wesentlichen aufzuheben. Bezüglich der Zylinderachse radial und berührungslos zu Encoder 1 sind zwei Magnetfeldsensorelemente 3 und 4 angeordnet. Diese sind beispielhaft zwei Hall-Elemente und bezüglich der Zylinderachse des Encoders 1 im Wesentlichen um 90° zueinander versetzt angeordnet. In Richtung radial zur Zylinderachse des Encoders, vom Encoder ausgehend, direkt hinter Hallelement 3 und 4 ist jeweils ein Permanentmagnet 6 angeordnet. Diese Permanentmagneten 6 erzeugen jeweils ein Magnetfeld, welches durch Hallelemente 3 und 4 erfasst wird. In Abhängigkeit der Drehstellung des zylinderförmigen Encoders 1 werden die Magnetfeldlinien beeinflusst. Dabei wird der magnetische Fluss durch Encoder 1 verstärkt, wobei diese Verstärkung abhängig von der jeweiligen Drehstellung Encoders 1 ist, beziehungsweise vom jeweiligen Abstand zwischen dem Außenrand Encoders 1 zu Hallelementen 3 und 4 abhängig ist. Man kann die Drehbewegungen beziehungsweise die Drehstellungsänderungen von Encoder 1 auch als Luftspaltänderungen zwischen Encoder 1 und dem jeweiligen Permanentmagneten 6 auffassen. Hallelemente 3 und 4 erfassen die jeweilige magnetische Flussdichte, aus welcher die jeweilige Drehstellung des Encoders und damit dessen jeweiliger Drehwinkel, ausgehend von einer Referenzstellung, berechnet wird.In 1 an embodiment of the sensor arrangement is shown. Cylindrical encoder 1 is formed of a soft magnetic material and has a, with respect to its two substantially circular base surfaces, eccentric bore 2 which is adapted to receive a shaft whose rotation angle is to be measured. Furthermore, has cylindrical encoder 1 two more eccentric holes 5 on. These serve to eliminate the imbalance due to the eccentric bore and thus due to the location of the encoder 1 arises on the shaft, compensate, in particular substantially cancel. Regarding the cylinder axis radial and non-contact to encoder 1 are two magnetic field sensor elements 3 and 4 arranged. These are for example two Hall elements and with respect to the cylinder axis of the encoder 1 arranged substantially offset by 90 ° to each other. In the direction radial to the cylinder axis of the encoder, starting from the encoder, directly behind the Hall element 3 and 4 each is a permanent magnet 6 arranged. These permanent magnets 6 each generate a magnetic field, which by Hall elements 3 and 4 is detected. Depending on the rotational position of the cylindrical encoder 1 the magnetic field lines are influenced. In doing so, the magnetic flux is generated by encoders 1 amplified, this gain depending on the respective rotary encoder position 1 is, respectively from the respective distance between the outer edge encoder 1 to Hall elements 3 and 4 is dependent. You can the rotational movements or the rotational position changes of encoder 1 also as air gap changes between encoders 1 and the respective permanent magnet 6 conceive. Hall elements 3 and 4 detect the respective magnetic flux density, from which the respective rotational position of the encoder and thus its respective rotation angle, starting from a reference position, calculated.

2 zeigt eine Welle 7, welche durch Elektromotor 8 verläuft und auf welcher die Rotorwicklungen Elektromotors 8 angeordnet sind. Zusätzlich ist zylinderförmiger Encoder 1, aus weichmagnetischem Material, wie beispielgemäß Eisen, auf Welle 7 angeordnet. Dabei nimmt Encoder 1 Welle 7 mit einer exzentrischen Bohrung auf. Radial, berührungslos zu Encoder 1 ist Hallelement 3 angeordnet. Bei diesem, beziehungsweise hinter diesem von Welle 7 ausgehend, ist ein Permanentmagnet angeordnet. Das durch diesen Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld wird durch Encoder 1 moduliert beziehungsweise entsprechend der geometrischen Ausbildung Encoders 1, dessen Permeabilität und jeweiliger Drehstellung resultiert eine bestimmte magnetische Flussdichte, insbesondere im Luftspalt zwischen Encoder 1 und Hallelement 3, welche durch Hallelement 3 erfasst wird. Daraus wird die jeweilige Drehstellung Encoders 1 beziehungsweise der jeweilige Drehwinkel der Welle 7 berechnet. 2 shows a wave 7 , which by electric motor 8th runs and on which the rotor windings electric motor 8th are arranged. In addition, there is a cylindrical encoder 1 , made of soft magnetic material, such as iron, on shaft 7 arranged. It takes encoder 1 wave 7 with an eccentric hole on. Radial, non-contact to encoder 1 is Hall element 3 arranged. At this, or behind this of wave 7 starting, a permanent magnet is arranged. The magnetic field generated by this permanent magnet is encoded by 1 modulated or according to the geometric configuration encoder 1 , whose permeability and respective rotational position results in a certain magnetic flux density, in particular in the air gap between the encoder 1 and Hall element 3 , which by Hall element 3 is detected. From this, the respective rotary position encoder 1 or the respective angle of rotation of the shaft 7 calculated.

Claims (10)

Sensoranordnung zur Messung eines Drehwinkels, welche einen im Wesentlichen zylinderförmigen, magnetisierbaren oder magnetischen Encoder (1), mindestens ein Magnetfeldsensorelement (3, 4), welches bezüglich der Zylinderachse des Encoders radial positioniert ist und den Encoder nicht berührt, und eine Welle (7) aufweist, auf welcher der Encoder (1) befestigt ist, wobei das mindestens eine Magnetfeldsensorelement (3, 4) das, durch relative Rotationsbewegung/en zwischen Encoder (1) und dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement (3, 4), beeinflusste Magnetfeld erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen zylinderförmige Encoder (1) eine exzentrische Bohrung (2) durch dessen Grundflächen aufweist, wobei diese Bohrung (2) die Welle (7) aufnimmt, so dass sich das durch den Encoder (1) beeinflusste Magnetfeld bezüglich der Rotationsachse gemäß dem Drehwinkel ändert.Sensor arrangement for measuring a rotation angle, which comprises a substantially cylindrical, magnetizable or magnetic encoder ( 1 ), at least one magnetic field sensor element ( 3 . 4 ), which is radially positioned with respect to the cylinder axis of the encoder and does not touch the encoder, and a shaft ( 7 ) on which the encoder ( 1 ), wherein the at least one magnetic field sensor element ( 3 . 4 ), by relative rotational movement (s) between encoders ( 1 ) and the at least one magnetic field sensor element ( 3 . 4 ), influenced magnetic field, characterized in that the substantially cylindrical encoder ( 1 ) an eccentric bore ( 2 ) has by its base surfaces, said bore ( 2 ) the wave ( 7 ), so that through the encoder ( 1 ) influenced magnetic field with respect to the rotation axis according to the rotation angle changes. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (1) im Wesentlichen aus einem weichmagnetischen Material besteht.Sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the encoder ( 1 ) consists essentially of a soft magnetic material. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (1) im Wesentlichen nicht auf einem Wellenende befestigt ist.Sensor arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the encoder ( 1 ) is substantially not mounted on a shaft end. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (1) min destens eine Ausgleichskavität (5) aufweist, die so ausgebildet sind, dass der Encoder bezüglich seiner Rotationsbewegungen ausgewuchtet ist.Sensor arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the encoder ( 1 ) at least one compensatory cavity ( 5 ), which are formed so that the encoder is balanced with respect to its rotational movements. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens zwei Magnetfeldsensorelemente (3,4) aufweist, welche bezüglich der Zylinderachse des Encoders (1) um einen Winkelbetrag zwischen mehr als 45° und weniger als 135° zueinander versetzt angeordnet sind.Sensor arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that these at least two magnetic field sensor elements ( 3 . 4 ), which with respect to the cylinder axis of the encoder ( 1 ) are offset by an angle amount between more than 45 ° and less than 135 ° to each other. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Magnetfeldsensorelemente (3, 4) aufweist, welche bezüglich der Zylinderachse des Encoders (1) um einen Winkelbetrag von im Wesentlichen 90° zueinander versetzt angeordnet sind.Sensor arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that these two magnetic field sensor elements ( 3 . 4 ), which with respect to the cylinder axis of the encoder ( 1 ) are offset by an angle amount of substantially 90 ° to each other. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement (3, 4) jeweils ein, in zur Zylinderachse des Encoders (1) in im Wesentlichen radialer Richtung magnetisierter, Permanentmagnet (6) angeordnet ist.Sensor arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that in the at least one magnetic field sensor element ( 3 . 4 ) one in each, into the cylinder axis of the encoder ( 1 ) in a substantially radial direction magnetized, permanent magnet ( 6 ) is arranged. Sensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Permanentmagnet (6) in Richtung radial zur Zylinderachse des Encoders (1), vom Encoder ausgehend, hinter, insbesondere direkt hinter, dem mindestens einen Magnetfeldsensorelement (3, 4) angeordnet ist.Sensor arrangement according to claim 7, characterized in that the respective permanent magnet ( 6 ) in the direction radially to the cylinder axis of the encoder ( 1 ), starting from the encoder, behind, in particular directly behind, the at least one magnetic field sensor element ( 3 . 4 ) is arranged. Sensoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) Teil des Rotors eines Elektromotors ist (8).Sensor arrangement according to claim 8, characterized in that the shaft ( 7 ) Is part of the rotor of an electric motor ( 8th ). Verwendung der Sensoranordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 in Kraftfahrzeugen.Use of the sensor arrangement according to at least one of the claims 1 to 9 in motor vehicles.
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