(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ装置（１）用の測定値発生器（２）を製造するための方法において、
磁性体（４）を準備するステップと、
通電可能なコイル（９）を準備するステップと、
前記コイル（９）を、前記磁性体（４）の外側輪郭よりも大きい内径を有する弦巻き線状の巻線に成形するステップであって、前記巻線の傾きが、当該巻線の長手延在方向で見て、少なくとも区分ごとに変化しているように、前記巻線を成形するステップと、
前記磁性体（４）を前記コイル（９）の内側に配置するステップと、
前記コイル（９）に電流を流して、前記磁性体（４）を磁化させ、これによって、前記測定値発生器（２）を製造するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記巻線の傾きが少なくとも１つの区分の範囲内で連続的に変化しているように、前記巻線を成形することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記巻線が少なくとも区分ごとに一定の傾きを有しているように、前記巻線を成形することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記巻線が、それぞれ異なる一定の傾きを有する少なくとも２つの区分を有しているように、前記巻線を成形することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記巻線が、前記コイル（９）の前記傾きがゼロに等しい少なくとも１つの緊締区分を有しているように、前記巻線を成形することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記緊締区分（１２）を、前記巻線又は前記磁性体（４）の一方の端部領域に成形する、又は、当該端部領域に対して間隔を置いて位置する領域に成形することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記緊締区分（１２）を、前記巻線の、予め設定された傾きを有する２つの区分の間に成形することを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記磁性体（４）を前記コイル（９）の内側に配置するステップにおいて、前記磁性体（４）を前記コイル（９）の内側に互いに同軸的に配置する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するための、センサ装置（１）用の測定値発生器（２）を製造するための装置（１０）において、
測定値発生器（２）として磁化させるべき磁性体（４）の外側輪郭よりも大きい内径を有する弦巻き線状の巻線に成形された通電可能なコイル（９）を有し、
前記巻線の傾きが、当該巻線の長手延在方向で見て、少なくとも区分ごとに変化しているように、前記巻線が成形されており、
前記コイル（９）に電流を流すためのエネルギ源を備える
ことを特徴とする、装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置用の測定値発生器を製造するための方法及び装置であって、センサ装置が、測定値発生器としての磁性体を有しており、この磁性体の磁場の向きが、少なくとも１つの測定値センサによって検出可能であり、これによって、検出された磁場の向きに応じて測定値発生器の現在の位置を推測することができる、方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
先行技術に基づき、磁場が変化するセンサ装置が公知である。例えば欧州特許第２４３０４１８号明細書（EP 2 430 418 B1）には、コイルが巻き掛けられたセンサボディによって、ねじれ角、長さ変化又は磁場を検出するためのセンサ装置が開示されている。また、米国特許出願公開第２０１６／０１１６５５４号明細書（US 2016/0116554 A）に基づき、類似の測定値発生器を備えたセンサ装置もすでに公知である。測定値発生器には、それぞれ少なくとも１つの測定センサが割り当てられている。この測定センサによって、測定値発生器の磁場を検出することができる。その後、検出された磁場値に応じて、測定値発生器の位置又は位置変化が確認可能となる。
【０００３】
このような形態の測定値発生器を製造するためには、結果として生じる磁場が、測定値発生器の運動方向に対して横方向に向けられた軸線を中心として回転するように、磁化部を形成することが公知である。
【０００４】
欧州特許第０９７９９８８号明細書（EP 0 979 988 B1）に基づき、冒頭に記載した形態の別のセンサ装置が公知である。この公知のセンサ装置においては、測定値発生器がコイル巻線によって弦巻き線状に磁化させられている。磁場の強さと磁場の向きとに応じて、測定値発生器の移動位置が特定される。磁場の回転軸線は測定値発生器の運動方向に対して平行に位置しており、これによって、磁場が、運動方向に対して垂直な平面において回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第２４３０４１８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／０１１６５５４号明細書
【特許文献３】欧州特許第０９７９９８８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の開示
請求項１の特徴を有する、測定値発生器を製造するための本発明に係る方法は、まず、磁性体と、通電可能なコイルとが準備される点で優れている。このコイルは、磁性体の外側輪郭よりも大きい内径を有する弦巻き線状又は螺旋状の巻線に成形され、これによって、磁性体がその長手延在方向で巻線内に導入可能となる。この巻線は、その傾きが、長手延在方向で見て、少なくとも区分ごとに変化しているように成形される。磁性体がコイル内に導入され、次いで、このコイルに電流が流され、これによって、磁性体が弦巻き線状の巻線の経過に対応して磁化させられて、測定値発生器が製造される。これによって、磁性体の長手延在方向に対して平行に、ひいては、特にセンサ装置内での磁性体の運動方向に沿って延在する軸線を中心として回転する回転磁場が、磁化部によって形成されるという利点が得られる。これによって、センサ装置内での測定値発生器の位置の簡単で特に正確な確認が保証されている。コイルが、磁性体を導入することができる装置内又は磁化装置内に不動に提供されることが特に規定されている。代替的には、コイルが磁性体に弦巻き線状に巻き付けられてよく、その後、この磁性体が通電後にコイルから引き出される。巻線の傾きが少なくとも区分ごとに変化していることによって、測定値発生器の、それぞれ異なる高さの測定感度を有する領域を形成することができる。これによって、このように製造された測定値発生器の使用可能性が拡張される。
【０００７】
本発明の好適な改良形態によれば、磁性体が等方性の磁性材料から製造されることが規定されている。これによって、磁性体が任意のあらゆる方向に磁化可能となり、これによって、磁場の向きの有利な経過を永久的かつ廉価に形成することができる。
【０００８】
特に好適には、巻線の傾きが区分ごとに連続的又は不連続に変化していることが規定されており、これによって、磁性体又は測定値発生器の全長にわたって、その位置が一義的に確認可能となる。このためには、例えば、傾きが測定値発生器の長手方向に連続的に増加又は減少していることが規定されている。
【０００９】
本発明の好適な改良形態によれば、巻線が、長手延在方向で見て、少なくとも区分ごとに一定の傾きを有しているように成形されることが規定されている。これによって、巻線及び測定値発生器の、一定の傾きを有する複数の区分が得られる。これらの区分は、有利な傾き変化に基づき、それぞれ異なる傾きを有している。こうして、巻線が、例えば、一定の傾きを有する区分と、連続的に変化している傾きを有する区分とを有することができる。
【００１０】
本発明の好適な改良形態によれば、巻線が、それぞれ異なる一定の傾きを有する少なくとも２つの区分を有しているように成形されることが規定されている。これによって、例えば、測定値発生器の、それぞれ異なる感度の測定領域が得られる。
【００１１】
有利な磁化部に基づき、磁性体の位置の簡単かつ確実な特定が特定可能となる。また、巻線又は磁化部は廉価に製造可能である。巻線は、好適には、一定の傾きを有する前述した形態の２つ又はそれ以上の区分を有している。
【００１２】
さらに、好適には、巻線が、その傾きがゼロに等しい少なくとも１つの緊締区分を有しているように成形されることが規定されており、これによって、この緊締区分により形成される又は磁化させられる緊締領域においては、測定値発生器の変位方向で磁性体の磁場の回転角が変化しない。これによって、特定の角度ではなく、重要なセンサ情報「オン／オフ」がある、測定値発生器の長手方向区分が提供される。ゼロに等しい傾きとは、本明細書においては、永久磁石の長手延在方向に対して平行に延在していて、前述した緊締領域で回転しない磁化部を意味している。この限りにおいて、この磁化部は、前述した緊締領域で変化しない。
【００１３】
好適には、緊締領域が、巻線の一方の端部領域に形成され、又は、巻線若しくは磁性体の端部領域に対して間隔を置いて位置する領域に形成される。つまり、緊締領域は、磁性体若しくは巻線の一端に割り当てられていてもよいし、例えば、磁性体若しくは巻線における、互いに等しい傾き又は互いに異なる傾きを有する２つの区分の中間に位置していてもよい。これによって、測定位置の特定がさらに一層改善され、測定値発生器の使用分野が拡張される。
【００１４】
特に緊締領域は、巻線の、予め設定された傾きを有する２つの区分の間に成形される。この場合、両区分における傾きは互いに等しいか又は異なっていて、すでに前述したように、好適には連続的又は不連続に変化しているか又は一定である。
【００１５】
請求項８の特徴を有する本発明に係る装置は、磁化させるべき磁性体の外側輪郭よりも大きい内径を有する弦巻き線状の巻線に少なくとも区分ごとに成形された通電可能なコイルを有しており、巻線の傾きが、長手延在方向で見て、少なくとも区分ごとに変化しているように、巻線が成形されており、測定値発生器を製造するために磁性体を磁化させる目的でコイルに電流を流すことができるエネルギ源を有している点で優れている。これによって、すでに述べた利点が得られる。
【００１６】
更なる利点及び好適な特徴は、特に前述した説明及び特許請求の範囲から明らかである。
【００１７】
本発明の好適な改良形態によれば、磁性体に設けられた巻線の傾きが、最も高い測定精度が要求されているところで最も小さくなることが規定されている。これによって、まさにこの箇所において、測定センサに対して相対的な軸線方向での測定値発生器の運動時に考慮される磁場の角度の変化が最も大きくなり、これによって、ここで、測定値発生器の位置が特に正確に確認可能となる。
【００１８】
以下に、本発明を、図面につき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】有利なセンサ装置を簡単に示す図である。
【図２】センサ装置の有利な測定値発生器の製造を簡単に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１には、簡単な断面図でセンサ装置１が示してある。このセンサ装置１は、ハウジング３内で変位可能である測定値発生器２を有している。この測定値発生器２は、円筒状の磁性体４を有している。この磁性体４は、円形の横断面を有していて、特に等方性の磁性材料から製造されている。また、測定値発生器２は、その長手延在方向又は軸線方向において、双方向矢印５により示したように、ハウジング３内で変位可能に配置されている。このハウジング３には、さらに、測定値発生器２の磁場を検出することができる測定箇所６が設けられている。このためには、この測定箇所６が、磁場を検出するための１つ又はそれ以上の測定センサを有している。特にこの測定センサは、ホールセンサとして形成されている。
【００２１】
測定値発生器２は、さらに、磁化部８を有している。この磁化部８は、磁性体４上に弦巻き線状に延在するように形成されており、又は、磁性体４にわたって弦巻き線状に延在している。また、磁化部８は、磁性体４の長さにわたって少なくとも区分ごとに延在する傾きを有している。この傾きは、本例においては、磁性体の長手延在方向で見て連続的又は不連続に変化している。
【００２２】
図１の本実施例によれば、磁化部８が、それぞれ異なる傾きを有する複数の区分Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩを有していることが規定されている。本例においては、区分Ｉにおける傾きが区分ＩＩＩにおける傾きよりも小さく、区分ＩＩでは傾きがゼロに等しく、これによって、いわゆる緊締領域が形成されていることが規定されている。この緊締領域内においては、測定値発生器２の変位によって測定値変化が生じないようになっている。区分Ｉ，ＩＩＩにおいては、傾きがそれぞれ一定に形成されている。
【００２３】
有利なセンサ装置１によって、高精度の測定を実施することができる。それぞれ異なる変位運動区分に対するセンサ装置１の感度は、各傾きによって、それぞれ異なる度合いで調整可能である。また、緊締領域（区分ＩＩ）も簡単に形成可能である。
【００２４】
以下に、磁性体４の製造について説明する。
【００２５】
このために、図２には、測定値発生器２を製造するための装置１０が拡大図で示してある。この拡大図には、測定値発生器２又は磁性体４を認めることができる。図示の実施例によれば、磁化部８が、装置１０の、巻線ワイヤにより形成されたコイル９によって形成される。このコイル９は、磁性体４を磁化させるために、この磁性体４に対して同軸的に配置される。
【００２６】
このためには、装置１０が、好適には保持装置（図２には示さず）を有している。この保持装置は、磁性体４を巻線の内側に保持しかつ位置決めするように形成されており、これによって、例えば、巻線と磁性体４との間での接触コンタクト、又は、コイル９に対する磁性体４の中心配置及び中心位置決めが保証されている。特に保持装置は、磁性体４をその長手延在方向の向きでコイル９に対して出し入れするように形成されている。装置１０は、さらに、測定値発生器２を製造するためにコイル９に電流を流す目的でこのコイル９に接続可能であるエネルギ源１１を有している。コイル９に電流が流されると、電流が流れる巻線ワイヤの上にＮ極Ｎが形成され、その下にＳ極Ｓが形成される。原理に起因して、各極Ｎ，Ｓは磁性体４の裏側の柱面に完全に反対の磁極を有している。
【００２７】
前述した、磁性体４の弦巻き線状の磁化の経過を得るために、コイルは弦巻き線状の巻線に成形されている。この巻線は複数の区分Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩを有している。これらの区分Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩにおいては、磁性体４の、図１に対して説明した傾きに対応して、図２に示したように、それぞれ異なる傾きが形成されている。
【００２８】
これによって、磁化部８が形成されると、この磁化部８の経過がコイル９の弦巻き線状の経過に相当し、これによって、磁化部８又は磁化部８の磁場の向きも、磁性体４に沿って弦巻き線状又は螺旋状に延在する。次いで、コイル９が取り外され、磁性体４がハウジング３内に組み込まれる。
【００２９】
いま、前述した測定値発生器２が矢印５に従って線形に運動させられ、この場合に測定値発生器２に対して不動である測定箇所６において、測定値発生器２の磁束密度の若しくは磁場の、結果的に生じた角度及び／又は個々の成分が、測定センサ７によって測定されると、図２に示した座標系による３つの全ての空間方向において、３つの全ての磁束密度成分のうちの１つ又はそれ以上又はそれ以下の正弦曲線状の変化を確認することが可能となる。
【００３０】
多くの事例においては、測定された３つの磁束密度成分のうちのそれぞれ２つの磁束密度成分を組み合わせることによって、少なくとも２つの連続的な逆正接情報が生じる。このとき、２つの連続的な出力信号が形成される。両出力信号は、場合により組み合わされて、測定信号の精度及びロバスト性を高める。
【００３１】
弦巻き線状又は螺旋状の磁化部８の、磁性体４に沿って選択的に変化する有利な傾きに基づき、３６０°の磁気的な角度にわたっても、一義的な情報又は一義的な空間角が検出可能となり、この空間角によって、磁性体４又は測定値発生器２の移動位置が一義的に確認可能となる。
【００３２】
好適には、磁化部８の傾きは、最も高い測定精度が要求されているところで最も小さくなるように選択されており、これによって、この箇所においては、測定箇所６に対する測定値発生器２の変位が、測定信号に関する最も高い分解精度ひいては最も高い測定感度を有している。このことは、測定領域が別の領域よりも正確でなければならないセンサ用途において推奨される。
【００３３】
この事例においては、さらに、２つの測定箇所６による差測定原理を構成することが可能である。なぜならば、この場合、磁化部８の傾きが、理想的には、両測定箇所６相互の間隔に類似の大きさとなるところで差信号が最大となるからである。
【００３４】
実用的には、センサ装置１が、図面に示していない制御装置又は少なくとも１つのマイクロコントローラを有している。このマイクロコントローラは、不動の又はハウジングに対して固定の測定箇所６に対する測定値発生器２の位置を求めるために、測定センサ７の出力信号を監視している。
【００３５】
磁性体又はコイル９の長手方向で見て、画定された区分の範囲内に一定の又は変化する傾きが延在している。図２に示したように、コイル９は区分ごとにゼロに等しい傾きで延在していてもよく、これによって、この、いわゆる緊締領域１２においては、磁性体４の磁場の回転角が変化しない。緊締領域１２は、本実施例で示したように、予め規定された一定の又は変化する傾きを有する２つのコイル区分の間に配置されてもよいし、磁性体４の端部領域のうちの一方又は両方に配置されてもよい。
【図１】
0006756923.tif 000002
【図２】
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