DE3701467A1

DE3701467A1 - Magneto-electrical velocity pick up

Info

Publication number: DE3701467A1
Application number: DE19873701467
Authority: DE
Inventors: Marlene Dr Ing Marinescu
Original assignee: Elektroteile GmbH Oberuhldingen
Current assignee: ETO Gruppe Technologies GmbH
Priority date: 1987-01-20
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1988-07-28

Abstract

A magneto-electrical velocity pick up, in particular for antilock braking systems in motor vehicles, comprises an E-shaped magnet core, the central limb 14 of which, enclosed by a coil 20, is fitted at its free end, facing the magnet wheel (or the toothed rack) with a permanent magnet 16. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsaufnehmer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Derartige Sensoren sollen, insbesondere bei ihrer Anwendung zum Einbau in Kraftfahrzeuge, bei geringen Einbauabmessungen auswertbare Signale auch bei kleinen Drehzahlen liefern. Um diese von der Flußänderung im Magnetkreis abhängigen Signale, d.h. die in der Spule induzierte Spannung, auch bei geringen Drehzahlen über einem vorbestimmten Wert zu halten, ist man bestrebt, den Luftspalt zwischen den Zähnen und den gegenüberliegenden Polflächen so klein als möglich zu halten und die Windungszahl der Spule so groß als möglich zu machen.The invention relates to a speed sensor the genus specified in the preamble of claim 1. Such sensors should, especially when used for installation in motor vehicles with small installation dimensions Deliver evaluable signals even at low speeds. To make this dependent on the flux change in the magnetic circuit Signals, i.e. the voltage induced in the coil, too at low speeds above a predetermined value hold, one tries to close the air gap between the Teeth and the opposite pole faces as small as to keep possible and the number of turns of the coil as large to make as possible.

Bei einem gattungsgemäßen Drehzahlmesser ist entweder das Polrad mit an seinem Umfang verteilten Magneten versehen oder ein Teil des Magnetkerns der Spule ist als Magnet ausgebildet (DE-AS 22 51 967).In a generic tachometer is either the magnet wheel with magnets distributed around its circumference or part of the magnetic core of the coil is as Magnet designed (DE-AS 22 51 967).

Bei einem anderen in der DE-OS 24 60 772 beschriebenen Drehzahlsensor ist der gesamte Mittelschenkel des Eisen kerns als Permanentmagnet ausgebildet und die Seiten schenkel tragen zwei in Reihe geschaltete Spulen.In another described in DE-OS 24 60 772 Speed sensor is the entire middle leg of the iron core formed as a permanent magnet and the sides legs carry two coils connected in series.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs gemäßen Geschwindigkeitsaufnehmer derart zu verbessern, daß durch Erhöhung der Flußänderung nach der Zeit auch bei geringen Geschwindigkeiten auswertbare Signale störunempfindlich geliefert werden. Darüber hinaus sollen die Abmessungen des gesamten Systems und die benötigte Menge des kostenbe stimmenden Dauermagnetmaterials so klein als möglich sein. The invention has for its object a genus to improve speed recorders in such a way that by increasing the flow change over time even with small ones Signals that can be evaluated at speeds are immune to interference to be delivered. In addition, the dimensions of the entire system and the required amount of cost matching permanent magnet material as small as possible.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.The task is solved by the im Labeling part of claim 1 specified Characteristics.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Magnetanordnung optimale Verhältnisse ergibt, weil hierdurch der Streufluß bei minimalem Luftspalt, d.h. wenn jeweils ein Zahn je einer Polfläche bzw. dem Magneten gegenüberliegt, sehr klein gehalten werden kann, selbst wenn der mechanisch bedingte Abstand baulich zu beherrschende Werte aufweist. Dadurch daß der Permanentmagnet sich nur über ein kurzes Stück des Mittelschenkels erstreckt, wird der magnetische Widerstand des Kreises klein gehalten und es ergeben sich große Flußunterschiede zwischen den beiden Extremstellungen mit kleinstem Luftspalt (Zähne stehen den Polflächen gegen über) und größtem Luftspalt (Zahnlücken stehen den Polflächen gegenüber).It has been shown that such a magnet arrangement is optimal Ratios results because of the stray flux minimal air gap, i.e. if one tooth each one Pole face or the magnet is very small can be held, even if the mechanical Distance that is structurally manageable. Thereby that the permanent magnet is only a short distance of the middle leg, the magnetic Resistance of the circle is kept small and it results large flow differences between the two extreme positions with the smallest air gap (teeth oppose the pole faces over) and the largest air gap (tooth gaps face the pole faces across from).

Der erfindungsgemäße Sensor ist zur Feststellung von Winkel geschwindigkeiten aber auch zur Aufnahme von Lineargeschwin digkeiten geeignet. Im letzten Fall müßte anstelle eines Zahnrades eine Zahnstange benutzt werden.The sensor according to the invention is for determining angles speeds but also for recording linear speeds suitable. In the latter case, instead of one Gear a rack can be used.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the subclaims.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing. The drawing shows:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Geschwindig keitaufnehmers; Fig. 1 is a perspective view of a speed pickup constructed according to the invention;

Fig. 2A u. 2B einen Schnitt eines Geschwindigkeitaufnehmers mit gegenüberliegend angeordnetem Polrad (bzw. Zahnstange) mit unterschiedlicher Relation von Kernabmessung und Zahnteilung; Fig. U 2A. 2B shows a section of a speed sensor with an oppositely arranged magnet wheel (or toothed rack) with a different relation between core dimension and tooth pitch;

Fig. 3 eine Darstellung des Geschwindigkeitsaufnehmers mit eingezeichneten Feldlinien bei minimalem Luftspalt; Figure 3 is a representation of the velocity transducer with indicated field lines at minimum air gap.

Fig. 4 eine Darstellung des Geschwindigkeitsaufnehmers mit eingezeichneten Feldlinien bei maximalem Luftspalt. Fig. 4 is a representation of the speed sensor with field lines drawn in with a maximum air gap.

Der erfindungsgemäße Geschwindigkeitsaufnehmer weist einen E- förmigen Eisenkern 10 mit Seitenschenkeln 12 und einem Mittel schenkel 14 auf. Das Ende des Mittelschenkels wird von einem flachen kräftigen Permanentmagneten 16 gebildet. Der Mittelschenkel wird von einem Spulenträger 18 um schlossen, auf dem eine Spule 20 mit möglichst vielen Windungen aufgewickelt ist. Der Sensor ist gegenüber einem umlaufenden Polrad 22 (oder einer gezahnten Stange) fest derart angeordnet, daß die die Polflächen 28 bildenden Enden der Schenkel 12 und 14 dem Polrad 22 zugewandt sind, das Zähne 24 und Zahnlücken 26 aufweist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ent spricht der Abstand der Zähne dem Abstand der Schenkel. In der in Fig. 2 und 32 dargestellten Stellung mit kleinstem Luftspalt hat der Magnetkreis den kleinsten magnetischen Widerstand und, wie aus Fig. 3 ersichtlich, schließt sich der über wiegende Teil der Feldlinien über das Polrad während in der aus Fig. 4 ersichtlichen Stellung mit größtem Luft spalt ein erhöhter Streufluß vorhanden ist. The speed sensor according to the invention has an E-shaped iron core 10 with side legs 12 and a central leg 14 . The end of the middle leg is formed by a flat strong permanent magnet 16 . The middle leg is closed by a coil carrier 18 , on which a coil 20 is wound with as many turns as possible. The sensor is fixed opposite a rotating magnet wheel 22 (or a toothed rod) such that the ends of the legs 12 and 14 forming the pole faces 28 face the magnet wheel 22 , which has teeth 24 and tooth gaps 26 . As can be seen from Fig. 2, the distance between the teeth corresponds to the distance between the legs. In the position shown in FIGS. 2 and 32 with the smallest air gap, the magnetic circuit has the smallest magnetic resistance and, as can be seen from FIG. 3, the majority of the field lines close via the magnet wheel while in the position shown in FIG. 4 largest air gap there is an increased leakage flux.

Für die gegenseitige Stellung des Sensors und des Zahnrades (der gezahnten Stange) sind in Fig. 2A und 2B zwei Varianten gezeichnet; beide sind möglich und ungefähr gleich gut.For the mutual position of the sensor and of the toothed wheel (of the toothed bar) in Figures 2A and 2B drawn two variants. both are possible and roughly equally good.

Bei der Variante gemäß Fig. 2A entspricht der Mittenabstand von Mittelschenkel zu jedem Seitenschenkel einer Zahnteilung, d.h. es bedeckt der Sensor nur 4, 5 Abstände Zahn/Lücke und weist somit die kleinstmöglichen äußeren Abmessungen auf. Dadurch, daß die Seitenschenkel dieselbe Achse wie die gegen überliegenden Zähne haben, wenn der breitere Mittelschenkel direkt gegenüber einem Zahn liegt, ist die Flußänderung durch die Spule am größten. Bei der Variante gemäß Fig. 2B ist der Abstand zwischen der rechten Seite des Mittel schenkels und der rechten Seite eines Seitenschenkels gleich einer Zahnteilung. (Das gleiche gilt natürlich für die Seitenabstände links. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kern etwas breiter ist (5 Abstände Zahn/Lücke), wobei die äußeren Schenkel mit den gegenüberliegenden Zähnen nicht mehr gleichachsig sind, wenn der breitere Mittelschenkel direkt gegenüber einem Zahn liegt. Dadurch ist die Flußänderung in der Spule etwas kleiner als bei der Variante Fig. 2A. Dafür hat man jedoch mehr Platz für die Spule geschaffen, so daß die Signalspannung fast unverändert bleibt.In the variant according to FIG. 2A, the center distance from the middle leg to each side leg corresponds to a tooth pitch, ie the sensor covers only 4.5 tooth / gap distances and thus has the smallest possible external dimensions. Because the side legs have the same axis as the opposite teeth when the wider middle leg is directly opposite a tooth, the flux change through the coil is greatest. In the variant according to FIG. 2B, the distance between the right side of the middle leg and the right side of a side leg is equal to a tooth pitch. (Of course, the same applies to the side distances on the left. This is achieved in that the core is somewhat wider (5 tooth / gap distances), whereby the outer legs are no longer coaxial with the opposite teeth if the wider middle leg is directly opposite a tooth As a result, the flux change in the coil is somewhat smaller than in the variant in Fig. 2A, but more space has been created for the coil so that the signal voltage remains almost unchanged.

Bei gleicher Zahnteilung und gleicher Breite von Zahn und Zahnlücke kann der Sensor nach Fig. 2A schmaler als nach Fig. 2B gehalten werden. Es soll jedoch auch vorbehalten bleiben, bei einem Sensor nach Fig. 2A die Zahnlücke schmaler zu gestalten, so daß sich Verhältnisse nach Fig. 2B ergeben. Ebenso könnten bei der Ausführung nach Fig. 2B die Zahn lücken breiter gestaltet werden, so daß man die Verhält nisse nach Fig. 2A erhält. With the same tooth pitch and the same width of tooth and tooth gap, the sensor according to FIG. 2A can be kept narrower than according to FIG. 2B. However, it should also be reserved to make the tooth gap narrower in the case of a sensor according to FIG. 2A, so that conditions according to FIG. 2B result. Likewise, the tooth gaps could be made wider in the embodiment according to FIG. 2B, so that the ratios according to FIG. 2A are obtained.

Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Aus bildung bei gleichen Abmessungen eine wesentlich erhöhte Signalspannung gegenüber vergleichbaren Anordnungen er halten werden kann.It has been shown that by the invention education with the same dimensions a significantly increased Signal voltage compared to comparable arrangements he can be held.

Darüberhinaus erfordert der erfindungsgemäße Sensor eine minimale Menge von Dauermagnetmaterial, was sich besonders günstig auf den Herstellungspreis auswirkt. Alle bekannten Systeme (mit mehreren Magneten oder einem Magneten als Mittelschenkel) erfordern ein Vielfaches an Magnetmaterial und erzeugen trotzdem eine wesentlich niedrigere Signalspannung.In addition, the sensor according to the invention requires a minimal amount of permanent magnet material whatever has a particularly favorable effect on the production price. All known systems (with several magnets or one Magnets as the middle leg) require a multiple of magnetic material and still generate a substantial amount lower signal voltage.

Die Erklärung dafür liegt darin, daß bei dem erfindungs gemäßen Sensor optimale Verhältnisse zwischen den ver schiedenen, im Magnetkreis vorhandenen Magnetwiderständen geschaffen werden.The explanation for this is that the invention according sensor optimal relationships between the ver different magnetic resistances present in the magnetic circuit be created.

So z.B. tritt in diesem Magnetsystem praktisch keine Streuung zwischen dem Mittelschenkel und den beiden Seiten schenkeln auf (Fig. 3 und Fig. 4), da alle diese Eisenteile fast das gleiche Magnetpotential aufweisen. Damit erreicht man einen großen Vorteil, der bei den bekannten Systemen nicht auftritt: mit dem erfindungsgemäßen Geschwindigkeits aufnehmer kann man die erwünschte Signalspannung dadurch erhöhen, daß man den E-förmigen Eisenkern (und damit auch die Spule) länger gestaltet. Da dadurch keine zusätzliche Magnetstreuung im System auftritt, ändert sich die Signal spannung praktisch proportional mit der Schenkellänge. For example, in this magnet system there is practically no scatter between the middle leg and the two sides ( Fig. 3 and Fig. 4), since all these iron parts have almost the same magnetic potential. This gives a great advantage that does not occur in the known systems: with the speed sensor according to the invention, the desired signal voltage can be increased by making the E-shaped iron core (and thus also the coil) longer. Since there is no additional magnetic scatter in the system, the signal voltage changes practically proportionally with the length of the leg.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat der Mittelschenkel den doppelten Querschnitt der Seitenschenkel, da sich der Fluß auf die beiden Seitenschenkel aufteilt. Der Magnet 16 ist mit seiner Magnetachse in Richtung des Mittelschenkels verlaufend gepolt, d.h. einer seiner Pole ist dem Pol rad zugewandt und der andere Pol liegt dem Ende des Mittel schenkels an. Die Erstreckung des Permanentmagneten 16 in Flußrichtung ist infolge der flachen Bauweise klein, so daß sein magnetischer Widerstand nur einen kleinen Anteil des Gesamtmagnetwiderstandes darstellt.As can be seen from the drawing, the middle leg has twice the cross-section of the side legs, since the flow is divided between the two side legs. The magnet 16 is poled with its magnetic axis in the direction of the middle leg, ie one of its poles is facing the pole wheel and the other pole lies against the end of the middle leg. The extension of the permanent magnet 16 in the direction of flow is small due to the flat design, so that its magnetic resistance represents only a small proportion of the total magnetic resistance.

Claims

1. Magneto-electric speed sensor, in particular as an angular speed sensor or slip sensor for anti-lock braking systems or propulsion regulators with an E-shaped iron core equipped with a permanent magnet, the circumference of a toothed soft magnetic pole wheel runs past and with one the middle leg of the iron core surrounding coil, from which the speed-dependent signal is taken, characterized in that the magnet wheel ( 22 ) facing free end of the middle leg ( 14 ) is occupied by the permanent magnet ( 16 ).

2. Speed sensor according to claim 1, characterized in that the cross section of the permanent magnet ( 16 ) corresponds to the cross section of the central leg ( 14 ) of the rectangular iron core.

3. Speed sensor according to claims 1 u. 2, characterized in that the permanent magnet ( 14 ) lies outside the space enclosed by the coil ( 20 ).

4. Speed sensor according to claims 1 to 3, characterized in that the middle leg ( 14 ) of the E-shaped iron core ( 10 ) has twice the iron cross section of each side leg.

5. Speed sensor according to claims 1 to 4, characterized in that the cross section of a tooth ( 24 ) of the magnet wheel (or a toothed rod) corresponds to the cross section of the middle leg ( 14 ).

6. Speed sensor according to claims 4 u. 5, characterized in that the tooth pitch corresponds to the center distance between adjacent legs ( Fig. 2A).

7. Speed sensor according to claims 4 u. 5, characterized in that the tooth pitch corresponds to the distance between corresponding side faces of two adjacent legs ( Fig. 2B).