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DE69903591T2 - Berührungsloses Positionsmessgerät mit niedrigem Profil - Google Patents

Berührungsloses Positionsmessgerät mit niedrigem Profil

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DE69903591T2
DE69903591T2 DE69903591T DE69903591T DE69903591T2 DE 69903591 T2 DE69903591 T2 DE 69903591T2 DE 69903591 T DE69903591 T DE 69903591T DE 69903591 T DE69903591 T DE 69903591T DE 69903591 T2 DE69903591 T2 DE 69903591T2
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DE
Germany
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shaft
magnets
position sensor
pole pieces
magnetic
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DE69903591T
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Eric E Fromer
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CTS Corp
Original Assignee
CTS Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft im allgemeinen Positionserfassung und einen Positionssensor, der kompakt, haltbar und genau ist. Um genauer zu sein, betrifft die Erfindung einen berührungslosen Positionssensor mit niedrigem Profil.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Positionserfassung wird verwendet, um einem elektrischen Schaltkreis zu erlauben, Informationen über ein Ereignis oder über einen sich ununterbrochen verändernden Zustand zu gewinnen. Es gibt eine Vielzahl von bekannten Techniken zur Winkelpositionserfassung. Zum Beispiel werden in einem Sensor optische, elektrische, elektrostatische und magnetische Felder verwendet, um eine Position zu messen. Es gibt viele bekannte Sensoren, wie Widerstands - Berührungsnetzwerke, induktiv gekoppelte Verhältnissensoren, veränderbare Verzögerungsvorrichtungen, kapazitativ gekoppelte Verhältnissensoren, optische Sensoren, die die Faraday Wirkung benützen, photo-aktivierte Verhältnissensoren und elektrostatische Verhältnissensoren;
  • Es gibt viele Verwendungsmöglichkeiten für Sensoren und eine breite Vielzahl von Technologien, um diesen Bedarf zu decken. Jede dieser Technologien bietet eine einzigartige Menge von Vorteilen und Grenzen. Von diesen Technologien sind die magnetischen Sensoren dafür bekannt, eine einzigartige. Kombination aus langlebigen Teilen und hervorragender Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz zu sein.
  • Unabhängig von der Anordnung und der Methode des Wechselns des Feldes um den Sensor, ist der magnetische Schaltkreis mit Hindernissen konfrontiert, die bisher noch nicht überwunden wurden. Eine Bewegung des Sensors, die im Verhältnis zum Spalt als Ergebnis des Lagerspiels steht, führt zu einer Veränderung der Feldstärke, welche vom Sensor gemessen wird. Diese Wirkung wird vor allem durch den "Hall-Effekt", Magnetwiderstandsfähigkeit und anderen ähnlichen Sensoren erklärt, wobei der Sensor für eine einzige Achse empfindlich und für senkrechte Magnetfelder unempfindlich ist.
  • Stand der Technik
  • Beispiele von für die vorliegende Erfindung relevante Offenbarungen sind folgende:
  • US-A-3,112,484 offenbart eine Vorrichtung, die den Hall- Effekt übersetzt;
  • US-A-4,142,153 offenbart einen Tachometer mit einem Sensorteil zum Messen der Geschwindigkeit und Richtung einer Wellendrehung;
  • US-A-4,293,837 offenbart ein Hall - Effekt Potentiometer;
  • US-A-4,570,118 offenbart einen Winkelpositionsmeßaufnehmer, der dauerhafte Magneten und eine Halleffektvorrichtung aufweist;
  • US-A-4,726,338 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern interner Verbrennungsmotoren;
  • US-A-4,744,343 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern eines internen Verbrennungsmotors;
  • US-A-4,848,298 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern eines internen Verbrennungsmotors;
  • US-A-4,942,394 offenbart eine Halleffekt Kodierungseinrichtung;
  • US-A-5,055,781 offenbart einen sich drehenden Winkelerkennungssensor, der eine Vielzahl von magnetwiderstandsfähigen Teilen hat, die sich in einem gleichförmigen magnetischen Feld befinden;
  • US-A-5,115,239 offenbart einen magnetischen absoluten Positionskodierer mit einer wellenförmigen Bahn;
  • US-A-5,159,268 offenbart einen Drehpositionssensor mit einer Hall-Effekt Vorrichtung und einem geformten Magneten;
  • US-A-5,258,735 offenbart einen zusammengesetzten Multipol- Magneten, der bei einer magnetischen Kodierungseinrichtung verwendet wird;
  • US-A-5,313,159 offenbart eine magnetische Kodierungseinrichtung mit einem zusammengesetzten Magneten;
  • US-A-5,712,561 offenbart einen Feldstärkenpositionsmesser mit verbesserter Lagertoleranz in einem verkleinertem Raum;
  • Die vorangegangenen Dokumente spiegeln den Stand der Technik wieder, der dem Anmelder bewußt ist. Keines dieser Dokumente lehrt die oder lässt die vom Anmelder beanspruchte Erfindung offensichtlich erscheinen, alleine oder in Kombination.
  • Probleme des Stands der Technik
  • Es gibt mehrere Probleme, die bei der bisherigen Technik bestehen und von der bevorzugten Ausführungsform angesprochen werden. Ein Problem mit den bisherigen Sensoren ist, daß sie zu dick sind und somit nicht in einige Motoreneinbauplätze passen. Die Motorräume werden aufgrund von mehr Motorenfunktionen, die hinzugefügt werden, enger. Ein andere Grund für die Verringerung der Motorräume ist der Trend das Innere des Wagens maximal zu vergrößern, wobei die insgesamte Größe des Wagens gleich bleibt. Dies führt zu einer Verringerung des Motorraums.
  • Ein weiteres Problem ist, daß die Drosselklappenpositionssensoren des Stands der Technik eine kürzere Eingangswelle, die sich nicht über oder hinter die Vorrichtung hinaus ausdehnt, haben kann. Bei manchen Verwendungen ist es jedoch besser eine längere Welle zu haben.
  • Dieses und andere Probleme werden durch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gelöst. Eine Durchsicht der Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüche wird einem ausgebildeten Fachmann weitere Probleme aufzeigen, die durch die bevorzugten Ausführungsformen gelöst werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Merkmal der Erfindung einen Positionssensor für einen drehenden Eingriff mit einer Welle zu liefern. Der Sensor beinhaltet einen Polschuh, der ein erstes und zweites Teil aufweist, einen Rückhalteriemen, um das erste und zweite Teil parallel zueinander und in einem entgegengesetzten Verhältnis zu halten, und ein Bohrungsloch durch zumindest eines der Teile, um die Welle dadurch hindurch einzuführen. Ein erster und ein zweiter Magnet wird jeweils auf dem ersten und auf dem zweiten Stück angeordnet. Ein magnetischer Sensor wird zwischen den ersten und den zweiten Magneten plaziert. Die magnetisch durchlässige Vorrichtung wird durch einen Wellenhalter an der Welle gehalten. Befestigt innerhalb des Bohrungslochs und gleitend über ein Ende der Welle in Eingriff bringbar, um damit zu rotieren.
  • Ein magnetisches Feld verändert sich von einer ersten hin zu einer zweiten Stelle auf dem Magneten und dehnt sich über den Luftspalt hinweg aus. Der magnetische Feldsensor wird in dem Luftspalt plaziert und arbeitet, um ein Ausgangssignal zu liefern, das typisch für das wechselnde Magnetfeld ist, wenn sich der Polschuh dreht. Das Ausgangssignal wechselt seine Größe im Verhältnis zu der relativen Position des Magnets in Bezug auf den magnetischen Feldsensor.
  • Es ist ein Merkmal der Erfindung eine erste und zweite magnetisch durchlässige Vorrichtung mit jeweils einer ersten und zweiten Öffnung oder Bohrung aufzuweisen. Die Welle geht zumindest durch eine der ersten oder zweiten Öffnung oder Bohrung hindurch.
  • Diejenigen, die in der Technik ausgebildet sind, werden dankbar für diese Anordnung sein, auf welcher diese Offenbarung basiert, und sie kann als Ausgangspunkt für Entwürfe anderer Anordnungen, Methoden und Systeme dienen, um die verschiedenen anderen Zwecke der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten durch die folgende Beschreibung der beigefügten Zeichnungen verstanden werden:
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des berührungslosen Positionssensors mit einem Gehäuse, um ihn abzudecken.
  • Fig. 2 ist eine Ansicht des Positionssensors aus Fig. 1 von unten.
  • Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung des Positionssensors aus Fig. 1.
  • Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Polschuhs des Positionssensors aus Fig. 1.
  • Fig. 5 ist eine Ansicht des Polschuhs aus Fig. 3 von oben.
  • Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Polschuhs aus Fig. 3.
  • Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 aus Fig. 6.
  • Es wird angemerkt, daß die Zeichnungen der Erfindung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind lediglich schematische Darstellungen, und beabsichtigen nicht einzelne Parameter der Erfindung darzustellen. Die Zeichnungen beabsichtigen nur typische Ausführungsformen der Erfindung zu beschreiben, und sollten deshalb nicht als Begrenzung des Umfangs der Erfindung betrachtet werden. Die Erfindung wird nun mit den zusätzlichen Einzelheiten und Details anhand der beigefügten Zeichnungen beschreiben.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Verweisend auf Fig. 1, ist dort eine perspektivische Ansicht eines berührungslosen Positionssensors mit niedrigem Profil 10 mit einem Gehäuse 12 in seiner Position zu sehen. Ein Gehäuse 14 enthält die Sensorteile. Ein Paar von Befestigungslöchern 16 befestigt den Sensor 10 an eine andere Trägeranordnung, wie beispielsweise an einen Motor oder einen Motorrahmen. Eine Wellenöffnung oder Bohrung 18 erlaubt es einer sich drehenden Welle 19 sich in und durch das Sensorgehäuse 14 zu erstrecken. Mehrere Anschlußeinheiten 20 erlauben es den Sensor 10 mit einem Kabelgeschirr (nicht gezeigt) oder anderen externen Kabeln (nicht gezeigt) zu verbinden.
  • In Fig. 2 wird eine Ansicht des Positionssensors aus Fig. 1 von unten gezeigt. Der Wellenrückhalter 22 ist im Zentrum des Sensor 10 plaziert. Der Wellenrückhalter 22 hält die Welle 19 eines sich drehenden Objekts und übermittelt die drehende Bewegung der Welle 19 an den Sensor 10.
  • Fig. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Positionssensors 10. Im Einzelnen ist eine Polanordnung 30 zu sehen, die aus einem runden Polschuh 32 gebildet ist, an dem ein Paar halbrunder Magneten 34 befestigt ist. Die Magneten 34 variieren entlang ihres Kreisumfangs in der Breite. Die Magneten 34 werden vorzugsweise aus dem herkömmlichen Ferrit gebildet. Eine Verkapselung 33 wird über den Magneten 34 aufgetragen, nachdem sie an den Polschuh 32 befestigt wurden. Der Wellenrückhalter 22 wird auf den Polschuh 32 geformt. Ein Leiterplattenhalter 36 hält eine Leiterplatte 38. Auf der Leiterplatte sind ein magnetischer Feldsensor 37 und die zugehörigen Schaltkreise befestigt. Der magnetische Feldsensor 37 ist normalerweise ein herkömmlicher Hall-Effekt Sensor. Zwischen den Magneten 34 wird ein dort plazierter Luftspalt 35 gezeigt. Der magnetische Feldsensor 37 ist in dem Luftspalt 35 montiert. Eine elektrische Verbindung (nicht gezeigt) verbindet die Leiterplatte 38 mit den Verbindungspolen 20. Die Welle 19 ist so bearbeitet, daß sie durch die Wellenöffnung 18 eingeführt und von dem Wellenrückhalter 22 gehalten werden kann. Die Welle 19 und die Polanordnung 30 drehen sich um eine Rotationsachse 40. In dem Befestigungsloch 16 ist ein Paar von Einsätzen 15 plaziert.
  • Der Aufbau des Positionssensors 10 ist wie folgt: Die Magnete 34 sind durch Gießen oder Kleben an Polschuh 32 befestigt, der dann mit einer Kunststoffverkapselung 33 überzogen wird, was eine Polanordnung 30 bildet. Der Wellenrückhalter 22 ist Teil der überzogenen Kunststoffverkapselung 33. Als Nächstes wird die Leiterplattenhalterung 36 in die Polanordnung 36 eingeführt und dann die Leiterplatte 38 in die Leiterplattenhalterung 36 eingebaut. Die Verbindungsanschlüsse 20 werden in das Gehäuse 14 eingeführt. Die Polanordnung 30, die Leiterplattenhalterung 36 und die Leiterplatte 38 werden in dem Gehäuse 14 plaziert. Die Verbindungsanschlüsse 20 werden elektrisch mit der Leiterplatte 8 verbunden. Die Einsätze 15 werden in die Befestigungslöcher 16 eingossen. Die Abdeckung 12 wird auf dem Gehäuse 14 angebracht, um damit den Aufbau zu vervollständigen.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Polschuhs 32. Ein Polschuh 32 hat ein oberes Teil oder eine obere Scheibe 42 und ein unteres Teil oder eine untere Scheibe 44, die durch einen Rückhaltebügel 46 miteinander verbunden sind. Der Rückhaltebügel 46 verbindet die obere Scheibe 42 und die untere Scheibe 44 magnetisch, um hierdurch einen geschlossenen magnetischen Kraftlinienweg fertig zu stellen. Der Polschuh 32 kann aus einem einzelnen Stück gestanzt sein oder aus mehreren Stücken zusammengeschweißt sein. Die obere Scheibe 42 ist parallel zu und gegenüber von der unteren Scheibe 44 beabstandet angeordnet. Die Wellenöffnung 18 geht jeweils vollständig durch die obere und untere Scheibe 42 und 44 hindurch. Der Polschuh 32 sollte vorzugsweise aus ferromagnetischem rostfreiem Stahl wie 401 rostfreiem Stahl gebildet sein. Die Scheiben 42 und 44 werden in einer einheitlichen Dicke gebildet.
  • In Fig. 5 wird die obere Ansicht des Polschuhs 32 gezeigt. Die Magneten 34 werden in einer gepunkteten Linie, die dem Polschuh 32 beigefügt ist, gezeigt. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines Polschuhs 32. Fig. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 des Polschuhs 32 aus Fig. 6. Die Magneten 34 liegen in dem gepunkteten Bereich.
  • Betrieb der bevorzugten Ausführungsform
  • Der Betrieb des Positionssensors mit niedrigem Profil wird als Nächstes beschrieben. Wenn die Welle 19 sich dreht und durch das Rotationsobjekt, dessen Position wahrgenommen werden soll, angetrieben wird, werden die Magneten 34 im Verhältnis zu den magnetischen Sensoren 37, die auf der Leiterplatte 38 angebracht sind, gedreht. Es besteht ein geschlossener magnetischer Pfad, wenn der sich entwickelnde magnetische Fluß innerhalb eines hochpermeablen Materials eingegrenzt wird. Der Flußpfad von den Magneten 34 fließt in erster Linie Vom unteren Magneten 34, durch den Luftspalt 35, durch den oberen Magneten 34, durch die obere Scheibe 42, durch den Rückhaltebügel 46 und durch die untere Scheibe 44, um so den Pfad zu vervollständigen. Verständlicherweise gibt es bei jedem magnetischem Pfad magnetischen Verlust durch Streuung der Kraftlinie und durch andere Verlustquellen. Wenn sich die Magnete 34 drehen, wird sich die magnetische Feldstärke, welche von dem magnetischen Sensor gemessen wird, ändern, was durch den Wechsel der Dicke der Magneten 34 verursacht wird. Wenn der schmale magnetische Bereich nahe dem magnetischen Sensor 37 angeordnet ist, hat das magnetische Feld eine verhältnismäßig geringe Intensität und die Ausgabe des magnetischen Sensors 37 wird gering sein. Wenn sich die Magneten 34 drehen, ist ein dickerer Teil der Magneten 34 nahe dem magnetischen Sensor 37 plaziert und die magnetische Feldstärke nimmt entsprechend zu.
  • Die halbrunden Magneten, die hier gezeigt sind, sind fähig ca. 200 Grad der Drehung wahrzunehmen. Die Leiterplatte 38 enthält einen Schaltkreis, der fähig ist, die Ausgabe des Hall-Sensors aufzubereiten und ein Ausgangs-Signal zu liefern. Die Leiterplatte 38 hat außerdem einen Schaltkreis, der Änderungen in der Temperatur ausgleicht. Wenn die Welle 19 in die Polanordnung 30 eingeführt wird und falls die Welle aus einem magnetisch permeablen Material wie Stahl hergestellt wurde, wird die Welle den magnetischen Flußpfad innerhalb der Anordnung verändern. Die Wirkung der Welle 19 auf den Flußpfad, kann mit einbezogen werden und beim Entwurf der Magneten 34 ausgeglichen werden. Alternative wird der Positionssensor aber auch funktionieren, wenn die Welle 19 aus einem magnetisch nicht permeablen Material, wie Kunststoff oder Aluminium, hergestellt ist.
  • Bemerkungen zu der bevorzugten Ausführungsform
  • Ein Fachmann auf dem Gebiet der Sensortechnik, und insbesondere auf dem Gebiet des Entwerfens von berührungslosen Positionssensoren, wird viele Vorteile beim Gebrauch der bevorzugten Ausführungsform bemerken. Vor allem ermöglicht der Aufbau des berührungslosen Positionssensors mit niedrigem Profil dem Sensor ein dünnes Profil, das in einen vollen (engen) Motorraum paßt, da die Wellenöffnung 18 und der Wellenrückhalter 22 es der sich drehenden Welle 19 erlauben, in den Positionssensor 10 hineinzupassen und teilweise in ihm enthalten zu sein, was zu einem gleichmäßig dünnem Profil des Positionssensors 10 führt.
  • Das Design des Rückhaltebügels 46 ist für die Funktion des Positionssensors 10 wichtig. Der Rückhaltebügel 46 muß auf einem Radius auf der oberen und unteren Scheibe 42 und 44 so plaziert sein, daß die Breite des Rückhaltebügels ausreichend Material hat, um die Flußdichte zu enthalten und gleichzeitig darf er nicht zu nahe an der Welle, die durch die Wellenöffnung 18 durch geht, angeordnet sein, da dies die Rotation des magnetischen Aufbaus 30 begrenzen würde. Die bevorzugte Stelle für den Rückhaltebügel liegt zwischen 1/5 und 4/5 der jeweiligen Radien der oberen und unteren Scheiben 42 und 44.
  • Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsform
  • Ein Fachmann im Herstellen von Positionssensoren wird erkennen, daß es viele unterschiedliche Wege gibt die bevorzugte Ausführungsform zu erreichen. Zum Beispiel, wird daran gedacht, daß Gehäuse 14 aus irgendeinem passenden Material, wie Kunststoff, Epoxydharz oder Glasfaser etc. zu machen. Zusätzlich könnte der magnetische Aufbau 30 aus jeglichem magnetisch durchlässigen Material wie Gußeisen gemacht werden. Die Magneten 34 und die oberen und unteren Scheiben 42 und 44, die den magnetischen Aufbau 30 ausmachen, könnten durch andere Verfahren wie Kleben, Einpressen, Schweißen etc. befestigt werden.
  • Obwohl die Ausführungsform die Verwendung von zwei Magneten 34 erörtert, wird daran gedacht nur einen Magnete auf einer der Scheiben zu verwenden. Entweder die obere oder die untere Scheibe 42 oder 44 könnten einen einzigen Magneten 34 enthalten.
  • Ebenso, würde, obwohl die Ausführungsform nur die Verwendung von Barium Ferrit Magneten 34 erörtert, ein Fachmann in Magnetdesign erkennen, daß Samarium Cobalt Magneten ebenfalls benutzt werden können. Es ist auch möglich die Form der Magneten 34 anders zu gestalten. Zum Beispiel könnten die Magneten 34 schmaler oder breiter als gezeigt gemacht werden. Die Magneten 34 könnten auch aus mehreren kleinen Magneten gebildet werden, die so angeordnet sind, daß sie eine geringere oder größere Dicke aufweisen.
  • Obwohl die Welle 19 so beschrieben ist, als ab sie vollständig durch die Polschuhe 32 einschließlich der oberen und unteren Scheibe 42 und 44 passen würde, wird daran gedacht, daß nur eine der Scheiben 42 oder 44 eine Wellenöffnung 18 hat.
  • Zusätzlich könnte die Welle durch den Sensor 10 hindurch gehen und sich auch noch darüber hinaus erstrecken.
  • Die Positionssensoren 10 könnten an mehreren Stellen auf der gleichen Welle angebracht werden.
  • Zusätzlich wird, obwohl es so erläutert ist, daß der Wellenrückhalt 22 an dem magnetischen Aufbau 30 befestigt ist, daran gedacht, die Welle an dem magnetischen Aufbau 30 durch andere befestigende Mittel wie einen Schlüssel, Keilwelle, Splint, Sprengring, Schweißen etc. zu befestigen.
  • Der Magnetsensor 37, welcher bei der bevorzugten Ausführungsform gezeigt ist, ist ein Hall-Effekt Sensor. Es wird daran gedacht, daß zwei oder mehr magnetische Sensoren 37 verwendet werden können und daß andere Typen von magnetischen Sensoren Verwendet werden können, wie wechselnde Abneigungssensoren oder andere Typen von magnetischen Sensoren.
  • Während die Erfindung mit speziellem Verweis auf diese Ausführungsform gelehrt wurde, wird ein Fachmann bemerken, daß Änderungen in Form und im Detail gemacht werden können, ohne daß von dem Wortlaut der Ansprüche abgewichen wird. Die beschriebenen Ausführungsformen können in jeglicher Hinsicht nur als Erläuterung und keinesfalls beschränkend betrachtet werden.

Claims (7)

1. Drehpositionssensor, der dürch Dreheingriff mit einer Welle betreibbar ist, wobei der Sensor folgendes aufweist:
a) einen magnetischen Aufbau (30), der durch eine Welle (19) in Eingriff bringbar ist und ein beabstandetes Paar von magnetisch permeablen Polschuhen (32) aufweist, die sich transversal zu der Welle erstrecken, wobei die Polschuhe durch einen magnetisch permeablen Rückhaltebügel (46) verbunden sind, der die Polschuhe mangnetisch miteinander koppelt und zum Zurückhalten der Polschuhe in paralleler und gegenüberliegender Beziehung dient;
b) zumindest einen Magnet (34), der mit dem Aufbau derart verbunden ist, dass ein magnetischer Fluss zwischen den Pohlschuhen hindurch geht;
c) zumindest einen mangnetischen Sensor (37), der zwischen den Pohlschuhen angeordnet ist;
gekennzeichnet durch
d) eine Bohrung (18), die sich durch zumindest einen der Pohlschuhe (32) hindurch erstreckt, um die Welle (19) aufzunehmen; und
e) einen Wellenrückhalt (22), der in der Bohrung (18) befestigt ist und zum Halten der Welle angepasst ist, wodurch der mangnetische Aufbau (30) an der Welle (19) durch den Wellenrückhalter gehalten wird.
2. Positionssensor nach Patentanspruch 1, der jeweils erste und zweite Magnete (34) an den Pohlschuhen (32) angeordnet aufweisen.
3. Positionssensor nach Patentanspruch 2, wobei der erste und zweite Magnet (34), die jeweils an den ersten und zweiten Pohlschuhen (32) an jeder Seite des Luftspalts (35) angeordnet sind, so dimensioniert sind, um ein variables magnetisches Feld zu erzeugen, dass von einer ersten Stelle zu einer zweiten Stelle auf den Magneten variiert und sich über den Luftspalt erstreckt; und wobei der magnetische Feldsensor (37), der in dem Luftspalt (35) angeordnet ist, derart betreibbar ist, um ein Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, dass representativ für das variable Magnetfeld bei gedrehter erster und zweiter Vorrichtung ist, wobei das Ausgangssignal wechselnde Größe in Bezug auf die relative Position der Magnete (34) mit Bezug auf den Magnetfeldsensor (37) aufweist.
4. Positionssensor nach Patentanspruch 3, wobei die Magnete (34) eine variierende Dicke über dem Umfang aufweisen, wobei die Magnete ein variables magnetisches Feld über dem Umfang vorsehen.
5. Positionssensor nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei der erste und zweite Pohlschuh (32) eine im wesentlichen kreisförmige Form aufweisen.
6. Positionssensor nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei der Rückhaltebügel (46) von der Drehachse (40) der Welle versetzt ist.
7. Positionssensor nach Patentanspruch 6, wobei der Rückhaltebügel (46) jeweils zwischen 1/5 und 4/5 des Radius des ersten und zweiten Pohlschuhes (32) angeordnet ist.
DE69903591T 1998-05-18 1999-05-14 Berührungsloses Positionsmessgerät mit niedrigem Profil Expired - Fee Related DE69903591T2 (de)

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US09/081,745 US6188216B1 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Low profile non-contacting position sensor

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DE69903591D1 DE69903591D1 (de) 2002-11-28
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EP (1) EP0959328B1 (de)
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