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1. WO2020109383 - DREHWINKELSENSOR MIT ZWEI SENSORSIGNALEN UND BETRIEBSVERFAHREN

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Patentansprüche

1. Sensoranordnung (8) zur Ermittlung eines Drehwinkels (WE) eines Magneten (6) um eine Drehachse (12) relativ zu einem Grundträger (14),

- mit dem Grundträger (14),

- mit dem relativ zum Grundträger (14) um die Drehachse (12) drehbaren Magneten (6) zur Erzeugung eines magnetischen Messfeldes (16),

- mit einem relativ zum Grundträger (14) ortsfesten ersten Sensor (18a) zur Erfas sung einer ersten Tangentialkomponente (KTa) und einer ersten Axialkomponente (KAa) des Messfeldes (16) bezüglich der Drehachse (12),

- wobei der erste Sensor (18a) an einer ersten Umfangsposition (UPa) bezüglich der Drehachse (12) und mit einem ersten Radialabstand (ARa) zur Drehachse (12) an geordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- mindestens ein zweiter Sensor (18b) zur Erfassung einer zweiten Tangentialkom ponente (KTb) und einer zweiten Axialkomponente (KAb) des Messfeldes (16) be züglich der Drehachse (12), an einer zweiten Umfangsposition (UPb) bezüglich der Drehachse (12) und mit einem zweiten Radialabstand (RAb) zur Drehachse (12) an geordnet ist,

- mit einer Auswerteeinheit (28) zur Ermittlung des Drehwinkels (WE) aus mindestens einer der erfassten Tangentialkomponenten (KTa-b) und mindestens einer der er fassten Axialkomponenten (KAa-b) und mindestens einer weiteren der erfassten Tangentialkomponente (KTa-b) oder Axialkomponenten (KAa-b) anhand einer Ar custangens-Funktion.

2. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens einer der Sensoren (18a, b) gegenüber einer quer zur Drehachse (12) liegenden Zentralebene (24) des Magneten (6) in Axialrichtung der Drehachse (12) um einen Axialabstand (AAa,b) versetzt angeordnet ist.

3. Sensoranordnung (8) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens zwei der Sensoren (18a,b) einen gleichen Axialabstand (AAa,b) und/oder einen gleichen Radialabstand (ARa,b) zur Drehachse (12) aufweisen.

4. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwei der Umfangspositionen (UPa,b) rechtwinklig zueinander versetzt sind.

5. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Magnet (6) rotationssymmetrisch zur Drehachse (12) ausgebildet ist.

6. Sensoranordnung (8) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Magnet (6) ein konzentrisch zur Drehachse (12) angeordneter Ringmagnet ist.

7. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Axialposition (PA) des Magneten (6) entlang der Drehachse (12) bezüglich des Grundträgers (14) veränderlich ist.

8. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Auswerteeinheit (28) ein Rohwinkelmodul (32) enthält, das dazu eingerichtet ist, aus einer jeweiligen Axial komponente (KAa,b) und Tangentialkomponente (KTa,b) des selben Sensors (18a, b) anhand einer Arcustangens-Funktion einen Rohwinkel (WRa,b) für den jeweiligen Sensor (18a, b) zu bilden, der dann zum Drehwinkel (WE) verarbeitbar ist.

9. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Auswerteeinheit (28) ein Mittelwertmodul (30) enthält, das dazu eingerichtet ist, einen Mittelwert (M) aus mindestens zwei der Axial komponenten (KAa,b) und/oder Tangentialkomponenten (KTa,b) zu bilden und/oder - falls vorhanden - aus ermittel ten Rohwinkeln (WRa,b) zu bilden, der dann zum Drehwinkel (WE) verarbeitbar ist.

10. Verfahren zur Ermittlung eines Drehwinkels (WE) eines Magneten (6) um eine Drehachse (12) relativ zu einem Grundträger (14) in einer Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

- mit den Sensoren (18a, b) mindestens eine der Tangentialkomponenten (KTa-b) und mindestens eine der Axialkomponenten (KAa-b) und mindestens eine weitere der Tangentialkomponenten (KTa-b) oder Axialkomponenten (KAa-b) erfasst werden,

- aus mindestens den erfassten Komponenten anhand einer Arcustangens-Funktion der Drehwinkel (WE) ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

aus einer jeweiligen Axial komponente (KAa,b) und Tangentialkomponente (KTa,b) des selben Sensors (18a, b) anhand einer Arcustangens-Funktion ein Rohwinkel (WRa,b) für den jeweiligen Sensor (18a, b) gebildet wird, der in der Auswerteeinheit (28) dann zum Drehwinkel (WE) verarbeitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Rohwinkel (WRa,b) anhand einer ungewichteten Arcustangens -Funktion gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens ein Mittelwert (M) aus mindestens zwei der Axialkomponenten (KAa,b) und/oder Tangentialkomponenten (KTa,b) gebildet wird und/oder - falls vorhanden -aus ermittelten Rohwinkeln (WRa,b) gebildet wird, der dann zum Drehwinkel (WE) verarbeitet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

für mindestens zwei der Sensoren (18a, b) individuelle Rohwinkel gebildet werden, wobei die Positionen der Sensoren (18a, b) so gewählt werden, dass die individuellen Rohwinkel (18a,b) gegenüber einer idealen Winkelgeraden einen axialsymmetri schen Verlauf (26) aufweisen und der Drehwinkel (WE) anhand einer Mittelwertbil dung der beiden Rohwinkel (18a,b) ermittelt ist

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verlauf (26) des ermittelten Drehwinkels (WE) über dem tatsächlichen Drehwin kel (WT) anhand einer FEM-Analyse des Messfeldes (16) zumindest am Ort des Sensors (18) optimiert wird.