DE10058732A1 - Kleinwinkelsensor - Google Patents

Abstract

Damit eine genaue Erfassung kleiner Winkelveränderungen möglich ist, sind zwei Winkel (alpha) lange, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente (11, 13) auf einer Durchmessergeraden (DM) sich gegenüberliegend angeordnet und unter Belassung eines Luftspalts an Statorteilelementen vorbei zu bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels, die wenigstens aufweist:

• - eine Statoreinheit mit wenigstens zwei Statorteilele­ menten, die unter Belassung wenigstens einer Abstandsausneh­ mung zueinander angeordnet sind,
• - wenigstens ein magnetempfindliches Element, das in einer der Abstandsausnehmungen angeordnet ist, und
• - eine Rotoreinheit mit wenigstens einem Ringmagnetseg­ ment, das unter Belassung eines Luftspalts gegenüber den Statorteilelementen zu bewegen ist.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 196 34 281 A1 bekannt. Sie besteht aus einem Stator mit zwei Teilen aus magnetisch leitendem Material und einem Rotor, der als scheibenförmig ausgebildeter Magnet unter Belassung eines Luftspalts sich um die Teile des Stators bewegt. Die Teile des Stators lassen zwischen sich eine Abstandsausnehmung frei, in der ein magnetempfindliches Element angeordnet ist.

Um einen linearen Meßbereich in beiden Richtungen größer als 110° zu erhalten, wird ein Statorteil mit einem Gehäuse aus magnetisch leitendem Material verbunden und das zweite gegen­ über diesem Gehäuse magnetisch isoliert angeordnet. Vernach­ lässigt wird dabei allerdings die genaue Messung kleiner Win­ kel bis 15°.

Ein Drehwinkelsensor ist weiterhin aus der WO 92 10 722 A1, der WO 95 14 911 A1 bzw. der DE 200 08 633 U1 bekannt. Er be­ steht aus einer stationären und einer rotierenden Formation. Die stationäre Formation enthält zwei halbmondförmige Stator­ teilelemente, zwischen denen sich eine Abstandsausnehmung be­ findet, in der eine Hall-Einheit angeordnet ist. Die rotie­ rende Formation weist ein ringförmig ausgebildetes Magnetele­ ment auf, das von einer Halterungseinheit gehalten wird und unter Belassung eines Luftspalts bewegbar ist.

Nachteilig ist, daß das Ringmagnetelement bei kleinen Winkeln in den Statorelementen eine zu kleine Luftspaltinduktion in der Abstandsausnehmung erzeugt, die bei etwa 15 mT liegt und sich nicht so verstärken läßt, daß ein verwertbares Ausgangs­ signal entsteht. Hierdurch ist es nicht möglich, kleine Win­ kel für Änderungen bis 15° genau zu erfassen.

Aus der DE 197 16 985 A1 ist ein Drehwinkelsensor bekannt, bei dem das Ringmagnetelement mit einer Welle verbunden ist. Um das Ringmagnetelement sind unter Belassung eines Luftspalts vier viertelkreisförmige Statorelemente gruppiert, die zwi­ schen sich vier Abstandsausnehmungen frei lassen. In wenig­ stens einer der Abstandsausnehmungen ist ein Hall-IC-Element angeordnet.

Nachteilig ist auch hier, daß das Ringmagnetelement eine zu geringe Induktion bei kleinen Drehwinkeln erzeugt und damit deren genaue Erfassung nicht möglich ist.

Aus der WO 98 55 828 A1 ist ein Drehwinkelsensor bekannt, der aus zwei Stator- und zwei Magnetsegmenten besteht. Zwischen den Statorsegmenten befindet sich ein Luftspalt, in dem ein Hall-Element angeordnet ist. Die beiden Magnetsegmente sind in einem ferromagnetischen Teil angeordnet und bewegen sich relativ zu den Statorsegmenten.

Die DE 299 08 409 U1 bildet diesen Drehwinkelsensor gemäß der WO 98 55 828 A1 zum einen derart weiter, daß zwischen zwei sich gegenüberliegenden Statorsegmenten in dessen Luftspalt sich ein sichelförmig ausgebildetes Magnetelement bewegt. Am Ende des Luftspalts ist ein Hall-Element angeordnet.

Die DE 299 09 201 U1 bildet den Drehwinkelsensor gemäß der WO 98 55 826 A1 zum anderen derart weiter, daß gegenüber zwei beabstandeten Statorsegmenten unter Belassung eines Luft­ spalts sich ein Magnetsegment bewegt. In dem Abstand zwischen den Statorsegmenten befindet sich ein Hall-IC-Schaltkreis.

Den drei letztgenannten Lösungen ist gemeinsam, daß mit den Segmenten lediglich das Ziel verfolgt wird, den gleichen Aus­ gangssignalverlauf wie bei einem vollständigen Ringmagnetele­ ment und massiven Statorelementen zu erhalten, der über einen möglichst weiten Winkelbereich von 90° und mehr linear ist. Damit ist auch hier die Erfassung kleiner Bewegungen bis 15° wegen der geringen Luftspaltinduktion sehr ungenau.

Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung zur berüh­ rungslosen Erfassung eines Drehwinkels so weiter zu entwic­ keln, daß eine genaue Erfassung kleiner Winkelveränderungen möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß durch die beiden sich gegenüberliegenden, teil­ kreisförmigen Ringmagnetsegmente eine höhere Induktion in der Abstandsausnehmung erzeugbar ist. Die beiden sich gegenüber­ liegenden Ringmagnetsegmente bilden den Teil des vollständi­ gen Ringmagnetelements, der bei der Erzeugung der höheren In­ duktion zur Wirkung kommt. Der besondere Vorteil der Ringma­ gnetsegmente liegt darin, daß für die Ausbildung der Ro­ toreinheit weniger weichmagnetisches Material verwendet zu werden braucht. Hierdurch ist es möglich, die beiden Ringma­ gnetsegmente so lang und so dick in Richtung der Durchmesser­ geraden zu machen, daß die Luftspaltinduktion sich um das Doppelte erhöht und das erzeugte Ausgangssignal sich so ver­ stärken läßt, daß genaue und reproduzierende Ausgangssignale entstehen.

Der Winkel, der die Länge der beiden teilkreisförmigen Ring­ magnetsegmente bestimmt, kann zwischen 5° und 90°, vorzugs­ weise 30°, betragen.

Die Dicke der Ringmagnetsegmente in Richtung Durchmessergera­ den kann zwischen 1,8 und 3,2 mm betragen. Die Dicke kann vorteilhafterweise bei 2,5 mm liegen. Damit ist sie doppelt so dick wie die Dicke der bisherigen Ringmagnetelemente und der bekannterweise eingesetzten Ringmagnetsegmente.

Damit sich die beiden teilkreisförmigen Ringmagnetsegmente lagegerecht zueinander um die Statorteilelemente bewegen kön­ nen, können sie von einer Ringmagnetsegment-Halteeinrichtung gehalten sein. Diese Halteeinrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Ringmagnetsegmente in Taschen eines Kunststoff­ körpers eingesteckt werden. Eine weitere Ausführungsform der Halteeinrichtung kann darin bestehen, daß zwischen den beiden teilkreisförmigen Ringmagnetsegmenten teilkreisförmige Kunst­ stoff-Ringsegmente liegen, so daß sich letztendlich eine vollständig ringförmige Einheit um die Statorteilelemente be­ wegt. Ein weitere Ausführungsform kann darin bestehen, daß zwischen den Ringmagnetsegmenten magnetisch nicht leitende Metallsegmente liegen, die aus einem magnetisch nicht leiten­ den Material bestehen. Der gesamte Ringkörper kann dabei in einem Sintervorgang hergestellt werden und erscheint äußer­ lich als einheitlicher Körper.

Die beschriebene Rotoreinheit mit den beiden sich gegenüber­ liegenden, teilkreisförmigen Ringmagnetsegmenten kann in sämt­ liche bekannte und mögliche Ausführungsformen der Statorein­ heit eingesetzt werden.

Die Statoreinheit kann dabei aus magnetisch isoliert zueinan­ der angeordneten Statorteilelementen stehen.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß wenigstens ein Statorteilelement keine und wenigstens ein weiteres Stator­ teilelement eine magnetisch leitende Verbindung gegenüber den übrigen Statorelementen hat.

Eines der Statorteilelemente kann dabei magnetisch leitend mit einem Gehäusekörper verbunden sein.

Die Ringmagnetelemente können sich um oder auch in den Statorteilelementen unter Belassung des Luftspalts bewegen.

In wenigstens einer der Abstandsausnehmungen kann als magnet­ empfindliches Element eine Hall-Einheit, ein Hall-IC-Element oder ein Hall-IC-Schaltkreis angeordnet sein. Welche Ausfüh­ rungsform des magnetempfindlichen Elementes zum Einsatz kommt, hängt davon ab, inwieweit das erzeugte Hallsignal wei­ ter aufbereitet bzw. weiter verarbeitet werden soll.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kleinwinkelsensors in einer schematisch dargestellten Schnittdarstel­ lung,

Fig. 2a einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 1 entlang der Linie IIA-IIA,

Fig. 2b einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 1 entlang der Linie IIB-IIB,

Fig. 3 eine Rotoreinheit für einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 1 bis 2b in einer schematisch dargestellten Draufsicht,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Kleinwinkelsen­ sors in einer schematisch dargestellten Draufsicht,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 4 entlang der Linie V-V,

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 4 entlang der Linie VI-VI,

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines Kleinwinkelsen­ sors in einer schematisch dargestellten Schnittdar­ stellung und

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Kleinwinkelsensor gemäß Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII.

In den Fig. 1 bis 3 werden für gleiche Teile zur einfacheren Erläuterung gleiche Bezugszeichen verwendet.

Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, weist ein Kleinwinkelsensor:

• - eine Rotoreinheit 1 und
• - eine Statoreinheit 2 auf.

Die Statoreinheit 2 besteht gemäß Fig. 2a aus zwei Statorele­ menten 21, 22, die apfelsinenscheibenförmig ausgebildet sind. Zwischen den beiden Statorelementen 21, 22 befindet sich eine Abstandsausnehmung 9.1, in der zwei Hall-Einheiten 4, 5 ange­ ordnet sind. Beide Hall-Einheiten können aus Hall-Element oder als Hall-IC-Schaltkreis ausgebildet sein.

Die Elemente 21, 22 werden an einem Achsenplattenkörper 61 gehalten, der im rechten Winkel zu einer Rotationsachse 15 angeordnet ist. Auf dem Körper 61 befindet sich eine Leiter­ platte 8, deren Bauelemente oder dergleichen mit den Hall- Einheiten verbunden sind. Wie Fig. 1 zeigt, ist mit Achsen­ plattenkörper ein Achsenhohlzylinder 62 verbunden. Der Ach­ senhohlzylinder befindet sich unterhalb des Achsenplattenkör­ pers 61.

Eine weitere Ausführungsform der Statoreinheit 2 ist in Fig. 2b gezeigt. Sie besteht aus vier Statorelementen 21, 22, 23, 24, zwischen denen sich zwei um 90° versetzt angeordnete Ab­ standsausnehmungen 9.1, 9.2 befinden. Die Segmente 21, . . . 24 sind viertelkreisförmig ausgebildet. Ihre Ecken sind gerun­ det. In der Abstandsausnehmung 9.1 befinden sich die Hall- Einheiten 4, 5, in der Abstandsausnehmung 9.2 Hall-Einheiten 4', 5', die alle mit der Leiterplatte 8 verbunden sind. Die vier Hall-Einheiten ermöglichen unterschiedlichste Winkeler­ fassungsvarianten zwischen 90° und 360°.

Die Rotoreinheit, die in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist, weist zwei auf einer Durchmessergeraden DM sich gegenüberlie­ gende, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente 11, 13 auf. Die Länge der Ringmagnetsegmente bemißt sich nach einem Winkel α zwischen 5° und 90°. Ihre Dicke d in Richtung der Durchmes­ sergeraden DM beträgt zwischen 1,8 und 3,2 mm. Durch eine Vielfalt von Versuchen wurde eine Länge von α = 30° und eine Dicke d = 2,5 mm ermittelt. Damit sind die Ringmagnetsegmente doppelt so dick wie die herkömmlichen, kreisförmigen Ringma­ gnetelemente.

Beide Ringmagnetsegmente werden von einer Ringmagnetsegment- Halteeinrichtung 12 gehalten. Die Halteeinrichtung 12 sorgt dafür, daß beide Ringmagnetsegmente sich wie ein kreisförmi­ ges Ringmagnetelement verhalten.

An der diagonal durchgehenden Durchmessergeraden DM weisen die beiden Ringmagnetsegmente auf einer Seite eine Nord-Süd- Polung N-S und auf einer gegenüberliegenden Seite eine Süd- Nord-Polung S-N auf.

Beide Ringmagnetsegmente 11, 13 werden mit ihrer Halteein­ richtung 12 in einen topfförmigen Gehäusekörper 7 gehalten. Ist der Gehäusekörper aus Kunststoff, lassen sich beide Ring­ magnetsegmente 11, 13 regelrecht in diesen einformen, so daß der Gehäusekörper zugleich Halteeinrichtung ist.

Mit dem Gehäusekörper ist eine Rotorwelle 10 verbunden, die in der Rotorachse 15 rotiert. Die Rotorwelle ist durch den Achsenhohlkörper 62 (vgl. Fig. 1) geführt. In den Gehäusebo­ den ist sie entweder eingeformt oder eingeklipst.

Bewegt sich die Rotoreinheit 1 mit den beiden sich gegenüberlie­ genden Ringmagnetsegmenten 11, 13, wie insbesondere Fig. 2a und 2b zeigen, um die Statorelemente, erhöht sich die Induk­ tion BL in der Abstandsausnehmung 9.1, . . . gegenüber herkömm­ lichen Magnetelementen von 15 mT auf bis zu 60 mT. Hierdurch werden bereits bei kleinsten Winkeländerungen im Anfangsbe­ reich größer 0° so hohe Induktionswerte BL erzeugt, daß sich diese Werte zu verwertbaren und vor allem zu reproduzierbaren Winkelwerten darstellen lassen.

Der weitere Vorteil der speziell sich gegenüberliegend ange­ ordneten Ringmagnetsegmente besteht darüber hinaus darin, daß nicht ein gesamtes Ringmagnetsegment mit doppelter Dicke ein­ gesetzt werden muß, sondern nur zwei Segmente, vorteilhafter­ weise von 30° Länge, so daß sich der Materialaufwand und die Materialkosten auf 16,7% senken.

In Fig. 4 ist ein Kleinwinkelsensor mit einer Rotoreinheit 30 und einer Statoreinheit 40 gezeigt.

Die Rotoreinheit 30 entspricht in ihrem Aufbau der Rotorein­ heit 1, d. h. es liegen sich auch hier zwei, einen Winkel α lange, teilkreisförmige Ringmagnetsegmente 31, 32 auf der Durchmessergeraden DM gegenüber. Die Länge der Ringmagnetseg­ mente 31, 32 kann auch hier 5° bis 90°, vorzugsweise 30°, be­ tragen. Beide Ringmagnetsegmente können eine Dicke d zwischen 1,8 und 3,2 mm, vorzugsweise 2,5 mm, haben.

Der Aufbau der Statoreinheit 40 hingegen unterscheidet sich von dem Aufbau der Statoreinheit des in den Fig. 1 bis 2a dargestellten Kleinwinkelsensors.

In einem becherförmig ausgebildeten Gehäusekörper 47 sind zwei apfelsinenscheibenförmig ausgebildete Statorelemente 41, 42 unter Belassung einer Abstandsausnehmung 49 eingebracht. In der Abstandsausnehmung 49 ist eine Hall-Einheit 44 ange­ ordnet.

Wie insbesondere Fig. 5 und 6 zeigen, besteht der Gehäusekör­ per 47 und damit auch sein Gehäuseboden 48 und sein Gehäuse­ ringelement 50 aus einem magnetisch leitenden, d. h. aus einem weichmagnetischen Material.

Das Statorteilelement 42 ist mit dem Gehäuseboden 48 direkt verbunden, während zwischen dem Statorteilelement 41 und dem Gehäuseboden ein Kunststoffkörper 46 angeordnet ist, so daß zwischen dem Statorteilelement 41 und dem Gehäuseboden keine magnetisch leitende Verbindung besteht.

Zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäuseringelement ist ein umlaufendes Kunststoff-Ringelement angeordnet. Der Gehäusebo­ den hat eine Dicke = D und das umlaufende Kunststoff-Ring­ element eine Dicke D'.

Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Statoreinheit und der Zuordnung der Rotoreinheit ist es möglich, die Ma­ gnetlinien der beiden Magnetsegmente 31, 33 aufzuspalten und somit eine Verschiebung des linearen Bereiches der Signalkur­ ve zu erreichen.

In Fig. 5 ist die Winkelposition der Rotoreinheit 30 gegen­ über der Statoreinheit 40 dargestellt, die in der Hall- Einheit 44 ein maximales Ausgangssignal erzeugt. Hierbei pas­ sieren die aus dem Magnetsegment 11 austretenden Feldlinien den Luftspalt 43 und durchströmen das Statorelement 41. Nach­ dem die Feldlinien die Hall-Einheit 44 passiert haben, teilt sich der magnetische Fluß in die Teilflüsse F₁ und F₂ auf. Der magnetische Teilfluß F₂ biegt im Statorelement 42 ab und wird über den Gehäuseboden 48, das Kunststoff-Ringelement 51 und das Gehäuseringelement 50 zum Statorteilelement zurückge­ führt. Die Feldlinien des magnetischen Teilflusses F₂ verlau­ fen in einer Ebene parallel zum Gehäuseboden 48, durchfließen das Statorteilelement 42, passieren den Luftspalt und gelan­ gen über das Gehäuseringelement und den Luftspalt zurück zum Ringmagnetelement. Auf der gegenüberliegenden Seite ergibt sich die in Fig. 6 dargestellte Position des minimalen Ma­ gnetflusses durch die Hall-Einheit 44 und somit das minimale Ausgangssignal. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, entspricht der Verlauf des magnetischen Flusses F₁ dem in Fig. 5, wobei die Richtung entgegengesetzt verläuft. Der magnetische Teilfluß F₂ durchströmt nicht mehr die Hall-Einheit 44. Vielmehr wird der Teilfluß F₂ bei Austritt aus dem Magnetsegment und Passieren des Luftspalts im Statorteilelement 42 axial abgelenkt, und der magnetische Teilfluß verläuft über den Gehäuseboden, das Kunststoff-Ringelement 51 und das Gehäuseringelement 50 zum Gegenpol des Ringmagnetsegments. Aus dieser Unsymmetrie des gesamten magnetischen Flusses der beiden sich gegenüberlie­ genden Ringmagnetsegmente 11, 13, d. h. aufgrund der Auftei­ lung des magnetischen Flusses in die magnetischen Teilflüsse F₁ und F₂ ergibt sich eine vertikale Verschiebung der Kennli­ nien des Meßsignals des Winkelsensors. Der Grad, d. h. die Größe der vertikalen Verschiebung, ergibt sich aus dem Ver­ hältnis der Teilflüsse F₁ und F₂. Die Größe des Teilflusses F₂ läßt sich durch die Dicke des Gehäusebodenelements 48 und/oder über die Dicke des nicht magnetischen Spalts 51 zwi­ schen dem Gehäusebodenelement und dem Gehäuseringelement 50 steuern. Eine maximale, vertikale Verschiebung der Kennlinie ergibt sich, wenn das Kunststoff-Ringelement 51 entfällt. In allen zwischen den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Extrem- Positionen teilen sich die magnetischen Flüsse, so daß sich eine mög­ lichst große lineare Kennlinie des Kleinwinkelsensors er­ gibt.

Die beiden sich gegenüberliegenden Ringmagnetsegmente sorgen auch hier dafür, daß die Induktion BL in der Abstandsausneh­ mung 49 bei kleinen Drehwinkeln so groß ist, daß sich exakte und vor allem reproduzierbare Meßwerte ergeben.

In Fig. 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform eines Klein­ winkelsensors gezeigt.

Der Drehwinkelsensor weist:

• - eine Statoreinheit 80, bestehend aus vier Statorteilelemen­ ten 81, 82, 83 und 84 auf, die untereinander eine Abstands­ ausnehmung 89.1, 89.2, 89.3 und 89.4 in einem Winkel ϕ von 90° frei lassen,
• - eine Rotoreinheit 70 mit zwei auf einer Geraden gegenüber­ liegenden Ringmagnetsegmenten 71, 73 und
• - zwei Hall-Einheiten 84, 85, die in zwei gegenüberliegenden Abstandsausnehmungen 89.2 und 89.4 eingebracht sind.

Das Ringmagnetsegment 71 weist eine Nord-Süd-Polung N-S und das Ringmagnetsegment 73 eine Süd-Nord-Polung S-N auf. Beide Ringmagnetsegmente 71, 73 sind hinsichtlich ihrer Halterung und ihrer Ausbildung ähnlich aufgebaut, wie in Fig. 3 darge­ stellt und beschrieben.

Der eigentliche funktionelle Unterschied gegenüber den beiden vorbeschriebenen Kleinwinkelsensoren besteht darin, daß sich die Rotoreinheit 70 unter Belassung eines Luftspalts 83' in­ nerhalb der durch die Statorelemente gebildeten Statoreinheit 80 bewegt. Hierbei ist die Rotoreinheit 70 an eine Welle 100 gekoppelt.

Die Rotor- und Statoreinheit sind wenigstens teilweise von einem Gehäusekörper 87 umschlossen. Der Gehäusekörper 87 ist mit einem Deckel 90 verschlossen, dem gegenüberliegend eine Leiterplatte angeordnet ist, mit der die Hall-Einheiten 84, 85 verbunden sind.

Durch die sich gegenüberliegenden Ringmagnetsegmente 71, 72 ist die gesamte Rotoreinheit 70 zweigeteilt. Durch diese Zweiteilung verhalten sich beide wie ein Stabmagnet. Der Ma­ gnetfluß in den mit N und S bezeichneten Bereichen radial. Durch die Ausbildung beider Ringmagnetsegmente 71, 73 in ei­ ner Winkellänge α von 30° und einer Dicke d in Richtung ihrer Durchmessergeraden DM von 2,5 mm wird auch hier eine derart hohe Induktion BL in den Abstandsausnehmungen 89.2, 89.4 rea­ lisiert, daß sich kleinste Winkelveränderungen bis 15° durch entsprechend starke Ausgangssignale feststellen lassen.

Das beschriebene Prinzip der Teilung des Ringmagneten in zwei dickere, sich gegenüberliegende Ringmagnetsegmente läßt sich auch auf alle anderen Winkelsensoren übertragen, die dann ge­ nau einen Drehwinkel bis zu 15° aufnehmen.

Analog lassen sich mit dem gleichen Lösungsprinzip auch klei­ ne lineare Wegveränderungen messen. Hierbei werden die be­ schriebenen Teile Stator und Rotor für die Erfassung der li­ nearen Kleinstwege so angepaßt, daß der Rotor linear verlän­ gert wird, wobei am Anfang und am Ende jeweils kurze, aber Magnete mit einem sehr hohen magnetischen Fluß sich gegen­ überliegend angeordnet werden. Der sich so ergebende beidsei­ tige Stabmagnet wird in dem Stator hin und her geführt und in der am Ende eines U-förmig ausgebildeten Statorelements in deren Luftspalt angeordneten Hall-Einheit zu- bzw. wegbewegt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwin­ kels, die wenigstens aufweist:
eine Statoreinheit (2; 40; 80) mit wenigstens zwei Statorteilelementen (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84), die unter Belassung wenigstens einer Abstandsausneh­ mung (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) zueinander an­ geordnet sind,
wenigstens ein magnetempfindliches Element (4, 5, 4', 5'; 44; 84, 85), das in einer der Abstandsausnehmungen (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) angeordnet ist, und
eine Rotoreinheit (1; 30; 70) mit wenigstens einem Ring­ magnetsegment (11, 13; 31, 32; 71, 73), das unter Belassung eines Luftspalts (3; 43; 83') gegenüber den Statorteilele­ menten zu bewegen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei einen Winkel (α) lange, teilkreisförmige Ringmagnet­ segmente (11, 13; 31, 33; 71, 73) auf einer Durchmesserge­ raden (DM) sich gegenüberliegend angeordnet sind und unter Belassung des Luftspalts (3; 43; 83) an den Statorteilele­ menten (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84) vorbei zu bewegen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) 5° bis 90° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .) in Richtung der Durchmessergeraden eine Dicke (d) zwischen 1,8 und 3,2 mm haben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .) von einer Ringmagnetsegment-Halteeinrichtung (12) gehalten sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Statorteilelemente (21, 22, 23, 24; . . .) magnetisch isoliert zueinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines der Statorteilelemente (21, 22, 23, 24; . . .) mit einem Gehäusekörper (47) magnetisch leitend verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens ein Statorteilelement (21, 22, 23, 24; . . .) keine und wenigstens ein weiteres Statorteile­ lement (21, 22, 23, 24; . . .) eine magnetisch leitende Ver­ bindung gegenüber den übrigen Statorteilelementen (21, 22, 23, 24; . . .) hat.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in wenigstens einer Abstandsausnehmung (9.1, 9.2; 49; 89.1, 89.2, 89.3, 89.4) zwischen den Stator­ teilelementen (21, 22, 23, 24; 41, 42; 81, 82, 83, 84) als magnetempfindliches Element eine Halleinheit (4, 5, 4', 5'; 44; 84; 85), ein Hall-IC-Element oder ein Hall-IC- Schaltkreis angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß erste Ringmagnetsegmente (11, 13; . . .) unter Belassung eines ersten Luftspalts (3; 43) um erste Statorteilelemente (21, . . .) zu bewegen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Ringmagnetsegmente (71, 72) un­ ter Belassung eines zweiten Luftspalts (83') in zweiten Statorteilelementen (81, 82, 83, 84) zu bewegen sind.