DE102006054662A1

DE102006054662A1 - Method for manufacturing torque sensor, involves producing a magnetic field in circumferential direction in magnetoelastic binding and counteract of positive hysteresis in torque sensor, and negative hysteresis are effected in binding

Info

Publication number: DE102006054662A1
Application number: DE200610054662
Authority: DE
Inventors: David W. Chatham Cripe
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-18
Also published as: DE102006054662B4

Abstract

The method involves producing a magnetic field in circumferential direction within magnetoelastic binding, which has a desired magnetic field direction. Another magnetic field is produced in circumferential direction within magnetoelastic binding in another desired magnetic field direction, which is opposite to the former magnetic field direction. The former magnetic field is spatial arranged in an axial distance from the latter magnetic field. The counteract of a positive hysteresis are produced within the torque sensor (12) and negative hysteresis are effected within magnetoelastic binding. Independent claims are also included for the following: (1) a method for reduction of hysteresis in magnetoelastic torque sensor (2) a torque sensor arrangement with a reduced hysteresis.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines magnetoelastischen Drehmomentsensors. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren der magnetischen Hysterese in einem magnetoelastischen Drehmomentsensor.These This invention relates generally to a method and apparatus for producing a magnetoelastic torque sensor. Especially This invention relates to a method and apparatus for Reducing the magnetic hysteresis in a magnetoelastic Torque sensor.

Ein magnetoelastischer Drehmomentsensor verwendet den inversen Wiedemann-Effekt, der ein Magnetfeld in einem magnetoelastischen Material erzeugt, das auf das Anlegen eines Drehmoments reagiert. Ein magnetoelastischer Drehmomentsensor umfasst ein Substrat, auf das ein angelegtes Drehmoment einwirkt und das ein Band aus magnetoelastischem Material hält. Auf den magnetoelastischen Bändern wirkt eine Belastung in Umfangsrichtung, die eine magnetisch leichte Achse bereitstellt, die wiederum ein gewünschtes Magnetfeld in Umfangsrichtung innerhalb des magnetoelastischen Bandes liefert. Das Drehmoment auf das Substrat wird auf das Band aus magnetoelastischem Material übertragen, um eine Verzerrung in der umfänglichen Orientierung des Magnetfeldes zu induzieren. Das auf das Substrat wirkende Drehmoment führt dazu, dass das normalerweise in Umfangsrichtung orientierte Magnetfeld derart verzerrt wird, dass das Magnetfeld spiralförmig geformt wird. Die Verzerrung heraus aus der umfänglichen Richtung wird durch eine Magnetfelderfassungsvorrichtung gemessen. Die Größe und die Amplitude der Verzerrung entsprechen dem auf das Substrat hingelegten Drehmoment.One magnetoelastic torque sensor uses the inverse Wiedemann effect, which generates a magnetic field in a magnetoelastic material, which responds to the application of torque. A magnetoelastic Torque sensor includes a substrate to which an applied torque and that holds a band of magnetoelastic material. On the magnetoelastic bands acts a load in the circumferential direction, which is a magnetically light Axis provides, in turn, a desired magnetic field in the circumferential direction within the magnetoelastic band. The torque on the substrate is transferred to the band of magnetoelastic material, around a distortion in the circumferential Orientation of the magnetic field to induce. That on the substrate acting torque leads to that the normally circumferentially oriented magnetic field is distorted so that the magnetic field is spirally shaped becomes. The distortion out of the circumferential direction is through a magnetic field detection device is measured. The size and the Amplitude of the distortion correspond to that applied to the substrate Torque.

In nachteiliger Weise kehrt in bestimmten Fällen das Magnet feld nicht zur gewünschten Orientierung in Umfangsrichtung zurück, sobald das Drehmoment gelöst wird. Die verbleibenden axialen Bestandteile des Magnetfeldes können eine Verschiebung des Nullpunktes verursachen, die als Hysterese bekannt ist. Zumindest ein Teil der Nullpunktverschiebung wird durch kleinere als die gewünschte Belastung in Umfangsrichtung in den magnetoelastischen Bändern und durch eine unerwünschte hohe magnetokristalline Anisotropie an dem magnetoelastischen Material verursacht. Die Materialeigenschaften des magnetoelastischen Materials werden zum Zwecke der Kompatibilität mit einer bestimmten Anwendung ausgewählt und in bestimmten Fällen können Materialien ausgewählt und verwendet werden, die die Hysterese nicht einschränken.In disadvantageously, the magnetic field does not return in certain cases desired Orientation in the circumferential direction back as soon as the torque is released. The remaining axial components of the magnetic field can a Causing displacement of the zero point, known as hysteresis is. At least part of the zero offset is due to smaller as the desired load in the circumferential direction in the magnetoelastic bands and by an undesirable high magnetocrystalline Causing anisotropy on the magnetoelastic material. The material properties of the magnetoelastic material are used for compatibility with a selected specific application and in certain cases can Materials selected and used, which do not limit the hysteresis.

Demgemäß ist es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, das bzw. die unerwünschte Hysterese-Effekte in einem magnetoelastischen Material berücksichtigt und eine ökonomisch günstige Verwendung von Materialien zur Verfügung stellt.Accordingly, it is desirable, to develop a method and an apparatus that the unwanted hysteresis effects in a considered magnetoelastic material and one economically favorable Use of materials provides.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors gemäß dieser Erfindung umfasst den Schritt des Haltens eines magnetoelastischen Materials auf einem Substrat und des Einwirkens eines ersten Magnetfeldes in Umfangsrichtung innerhalb des magnetoelastischen Materials in einer ersten gewünschten Richtung. Ein zweites Magnetfeld in Umfangsrichtung wirkt in dem magnetischen Material in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung und ist von dem ersten Magnetfeld in Umfangsrichtung räumlich getrennt.One exemplary method for producing a torque sensor according to this Invention includes the step of holding a magnetoelastic Material on a substrate and the action of a first magnetic field in the circumferential direction within the magnetoelastic material in a first desired Direction. A second magnetic field in the circumferential direction acts in the magnetic material in a second, opposite to the first direction Direction and is spatially separated from the first magnetic field in the circumferential direction.

Das beispielhafte Verfahren gemäß dieser Erfindung stellt die Erzeugung einer angrenzenden negativ-hysteretischen Struktur innerhalb des magnetoelastischen Materials bereit. Die negativ-hysteretische Struktur, die in das magnetoelastische Material eingebaut ist, wirkt der positiven Hysterese entgegen, die auf das magnetoelastische Material durch das Anlegen des Drehmoments einwirkt.The exemplary methods according to this invention represents the generation of an adjacent negative-hysteretic structure within the magnetoelastic material. The negative-hysteretic Structure incorporated in the magnetoelastic material acts opposed to the positive hysteresis, which is due to the magnetoelastic Material acts by applying the torque.

Ein beispielhafter Drehmomentsensor gemäß dieser Erfindung wird mit magnetischen Remanenzen in Umfangsrichtung durch Rotieren des Bandes aus magnetischem Material in der Nähe eines Permanentmagneten belegt. Zwei Permanentmagneten werden verwendet, wobei jeder ein Magnetfeld einer entgegengesetzten Richtung erzeugt. Das Erzeugen eines entgegengesetzten Magnetfeldes innerhalb des magnetoelastischen Materials sorgt für eine magnetische Dipolstruktur, die die Unterscheidung von drehmoment-bezogenen Magnetfeldern von nicht-divergierenden Feldern in der Nähe des Drehmomentsensors ermöglicht.One exemplary torque sensor according to this invention is with magnetic remanences in the circumferential direction by rotating the tape of magnetic material near a permanent magnet busy. Two permanent magnets are used, each one Magnetic field generates an opposite direction. The generating an opposite magnetic field within the magnetoelastic Materials ensures a magnetic dipole structure, which is the distinction of torque-related Magnetic fields of non-divergent Fields nearby allows the torque sensor.

Die ersten und zweiten Permanentmagneten, die verwendet werden, um die bevorzugten Magnetfelder in Umfangsrichtung in dem magnetoelastischen Material zu erzeugen, sind in einem axialen Abstand voneinander beabstandet. Durch das Anordnen der Permanentmagneten in einem axialen Abstand voneinander sind die ersten und zweiten remanenten Magnetfelder ebenfalls in einem gewünschten axialen Abstand voneinander beabstandet. Der Raum zwischen den ersten und zweiten Magnetfeldern ist mit einem Band aus einem schwachen Magnetfeld belegt, das keine spezifische Richtung aufweist. Das schwache Magnetfeld, das zwischen den ersten und zweiten Feldern angeordnet ist, weist eine Orientierung auf, die weder in die Richtung des ersten noch des zweiten Magnetfeldes geht und die viel schwacher ist. Dieser Abstand erzeugt die intrinsische negative Hysterese innerhalb des magnetoelastischen Materials, die gegen die positive Hysterese wirkt, die durch das Anlegen des Drehmoments erzeugt wird.The first and second permanent magnets that are used to the preferred magnetic fields in the circumferential direction in the magnetoelastic Producing material are at an axial distance from each other spaced. By arranging the permanent magnets at an axial distance from each other are the first and second remanent magnetic fields also in a desired axial distance from each other. The space between the first and second magnetic fields is with a band of a weak magnetic field occupied, which has no specific direction. The weak magnetic field, which is arranged between the first and second fields, has a Orientation that is neither in the direction of the first nor the second magnetic field goes and which is much weaker. This distance generates the intrinsic negative hysteresis within the magnetoelastic Material that works against the positive hysteresis caused by the Applying the torque is generated.

Demgemäß verwendet das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dieser Vorrichtung hysteretische Effekte, die dem magnetoelastischen Material auferlegt werden, um unerwünschte Hysterese zu berücksichtigen und ihr entgegenzuwirken, die innerhalb des Drehmomentsensors aufgrund des Anliegens von Drehmoment erzeugt wurde.Accordingly used the method and the device according to this device hysteretic Effects imposed on the magnetoelastic material undesirable To consider hysteresis and to counteract that within the torque sensor due to the concern of torque was generated.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung und Figuren verstanden werden, wobei im Folgenden eine kurze Beschreibung der Figuren gegeben wird.These and other features of the present invention may best be understood by reference to the following Description and figures are understood, in the following a Brief description of the figures is given.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 ist eine schematische Darstellung eines Drehmomentsensors gemäß dieser Erfindung. 1 is a schematic representation of a torque sensor according to this invention.

2 ist eine weitere schematische Darstellung eines beispielhaften Drehmomentsensors gemäß dieser Erfindung. 2 is another schematic representation of an exemplary torque sensor according to this invention.

3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erzeugen von bevorzugten Magnetfeldern in einem Drehmomentsensor gemäß dieser Erfindung. 3 FIG. 12 is a schematic representation of a method for generating preferred magnetic fields in a torque sensor according to this invention. FIG.

4 ist eine weitere schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Erzeugen von bevorzugten Magnetfeldern innerhalb eines Drehmomentsensors gemäß dieser Erfindung. 4 FIG. 10 is another schematic illustration of an exemplary method of generating preferred magnetic fields within a torque sensor according to this invention. FIG.

5 ist noch ein weiteres beispielhaftes Verfahren, das schematisch dargestellt ist, zum Erzeugen von bevorzugten und gewünschten Magnetfeldern in einem Drehmomentsensor gemäß dieser Erfindung. 5 FIG. 12 is yet another exemplary method, shown schematically, for generating preferred and desired magnetic fields in a torque sensor according to this invention.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed description of the preferred embodiment

Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Drehmomentsensoranordnung 10 schematisch dargestellt und umfasst einen Drehmomentsensor 12, der eine Welle 14 aufweist, die einen magnetoelastischen Ring 16 trägt. Die Welle 14 umfasst eine Achse 18 und ist geeignet, um ein angelegtes Drehmoment, das mit 20 bezeichnet ist, zu empfangen. Der Drehmomentsensor 12 weist den magnetoelastischen Ring 16 auf. Innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 sind vorzugsweise Restmagnetfelder orientiert. Diese bevorzugten Restmagnetfelder sind in einer Orientierung in Umfangsrichtung angeordnet. Während des Anlegens von Drehmoment werden die bevorzugten Magnetfelder in Umfangsrichtung in einer spiralförmigen Richtung verzerrt und werden mit einem axialen magnetischen Bestandteil belegt.With reference to 1 is a torque sensor arrangement 10 schematically illustrated and includes a torque sensor 12 that a wave 14 which has a magnetoelastic ring 16 wearing. The wave 14 includes an axis 18 and is capable of applying an applied torque with 20 is designated to receive. The torque sensor 12 has the magnetoelastic ring 16 on. Inside the magnetoelastic ring 16 Preferably, residual magnetic fields are oriented. These preferred residual magnetic fields are arranged in an orientation in the circumferential direction. During the application of torque, the preferred magnetic fields are circumferentially distorted in a helical direction and are covered with an axial magnetic component.

Der auf den Drehmomentsensor 12 auferlegte axiale magnetische Bestandteil wird durch Magnetfeldvektorsensoren 30 gemessen. Die Größe und Richtung des axialen Bestandteils der Magnetfelder werden gemessen und einer Steuereinrichtung 32 bereitgestellt. Die Steuereinrichtung 32 übersetzt die Vektorgrößen der gemessenen Magnetfelder und bestimmt ein angelegtes Drehmoment gemäß einer bekannten Beziehung.The on the torque sensor 12 imposed axial magnetic component is determined by magnetic field vector sensors 30 measured. The size and direction of the axial component of the magnetic fields are measured and a control device 32 provided. The control device 32 translates the vector quantities of the measured magnetic fields and determines an applied torque according to a known relationship.

Beim Lösen des angelegten Drehmoments 20 würde der Drehmomentsensor 12 vorzugsweise in dieselbe Nullstellung zurückkehren, in der er ursprünglich begonnen hatte. Der Drehmomentsensor 12 und insbesondere die Welle 14 und der Ring aus magnetoelastischem Material 16 jedoch verformen sich zu einem gewissen Grad plastisch bei jedem Anlegen von Drehmoment 20. Die plastische Verformung zusammen mit anderen Phänomenen einschließlich des Einwirkens von nicht ausreichenden Belastungen in Umfangsrichtung innerhalb des magnetoelastischen Materials oder einer übermäßig hohen magnetokristallinen Anisotropie des magnetoelastischen Materials vereinen sich dazu, um einen Hysterese-Effekt zu verursachen. Dieser Hysterese-Effekt resultiert in einer Verschiebung eines Nullpunktes. Die Verschiebung des Nullpunktes führt zu unerwünschten Drehmomentablesewerten, da der gemessene Drehmomentwert niemals in seine ursprüngliche Nullstellung zurückkehrt.When releasing the applied torque 20 would the torque sensor 12 preferably return to the same zero position in which he had originally started. The torque sensor 12 and especially the wave 14 and the ring of magnetoelastic material 16 however, plastically deforms to some degree each time torque is applied 20 , The plastic deformation together with other phenomena including the application of insufficient circumferential stress within the magnetoelastic material or excessive magnetocrystalline anisotropy of the magnetoelastic material combine to cause a hysteresis effect. This hysteresis effect results in a shift of a zero point. The displacement of the zero point results in undesirable torque reading values since the measured torque value never returns to its original zero position.

Eine Verschiebung im Nullpunkt des Drehmomentsensors 12 in der gleichen Richtung wie die des angelegten Drehmoments 20 bezeichnet man als positive Hysterese. Die positive Hysterese führt dazu, dass der Sensor auf einen Wert zurückkehrt, der größer ist als der ursprüngliche Nullwert. Der Drehmomentsensor 10 gemäß dieser Erfindung weist den Drehmomentsensor 12 auf, der mit einer negativen Hysterese innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 belegt wird. Die negative Hysterese wirkt in einem Betrag, um den Ergebnissen und Wirkungen der positiven Hysterese entgegenzuwirken, die durch die Anwendung des Drehmoments auferlegt wird.A shift in the zero point of the torque sensor 12 in the same direction as the applied torque 20 is called a positive hysteresis. The positive hysteresis causes the sensor to return to a value greater than the original zero value. The torque sensor 10 according to this invention, the torque sensor 12 on that with a negative hysteresis inside the magnetoelastic ring 16 is occupied. The negative hysteresis acts in an amount to counteract the results and effects of the positive hysteresis imposed by the application of torque.

Die gewünschte negative Hysterese wird durch und während des Wirkens der Restmagnetfelder in Umfangsrichtung innerhalb des Rings aus magnetoelastischem Material 16 auferlegt. Der Sensor 12 weist den magnetoelastischen Ring 16 auf, der die hervorgerufenen Magnetfelder in Umfangsrichtung 22, 24 aufweist. Das erste Restemagnetfeld 22 ist in einer ersten Richtung angeordnet. Das zweite Restmagnetfeld 24 ist in einer zweiten Richtung angeordnet, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Die entgegengesetzt angeordneten magnetischen Remanenzen in Umfangsrichtung der ersten und zweiten Magnetfelder 22, 24 berücksichtigen und sorgen für die Unterscheidung zwischen den drehmomentbezogenen Felder und anderen nahen Magnetfeldern.The desired negative hysteresis is achieved by and during the action of the residual magnetic fields in the circumferential direction within the ring of magnetoelastic material 16 imposed. The sensor 12 has the magnetoelastic ring 16 on, the generated magnetic fields in the circumferential direction 22 . 24 having. The first residual magnetic field 22 is arranged in a first direction. The second residual magnetic field 24 is arranged in a second direction, which is opposite to the first direction. The oppositely arranged magnetic remanences in the circumferential direction of the first and second magnetic fields 22 . 24 take into account and make the distinction between the torque-related fields and other nearby magnetic fields countries.

Das erste Restmagnetfeld 22 und das zweite Restmagnetfeld 24 sind in einem axialen Abstand 28 voneinander beabstandet. Der axiale Abstand 28 zwischen dem ersten Restmagnetfeld 22 und dem zweiten Restmagnetfeld 24 erzeugt ein schwaches Magnetfeld, das weder in der ersten noch in der zweiten Richtung orientiert ist. Dieses schwache Magnetfeld sorgt für die Quelle der negativen Hysterese-Signale, die verwendet werden, um die positiven Hysterese-Effekte auszulöschen und zu berücksichtigen, die während des Anlegens von Drehmoment erzeugt werden. Ein bestimmter axialer Abstand 28 zwischen dem ersten Restmagnetfeld 22 und dem zweiten Restmagnetfeld 24 ist anwendungsabhängig und wird hinsichtlich bestimmter Materialeigenschaften bestimmt, die der Drehmomentsensor 12 aufweist. Des Weiteren wird der Betrag oder die Größe des negativen Hysterese-Effekts, der gewünscht ist, durch Variieren des axialen Abstandes 28 zwischen dem ersten Restmagnetfeld 22 und dem zweiten Restmagnetfeld 24 angepasst.The first residual magnetic field 22 and the second residual magnetic field 24 are at an axial distance 28 spaced apart. The axial distance 28 between the first residual magnetic field 22 and the second residual magnetic field 24 creates a weak magnetic field that is oriented in neither the first nor the second direction. This weak magnetic field provides the source of the negative hysteresis signals that are used to cancel and account for the positive hysteresis effects that are generated during the application of torque. A certain axial distance 28 between the first residual magnetic field 22 and the second residual magnetic field 24 is application-dependent and is determined with regard to certain material properties that the torque sensor 12 having. Further, the amount or magnitude of the negative hysteresis effect that is desired is determined by varying the axial distance 28 between the first residual magnetic field 22 and the second residual magnetic field 24 customized.

Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein weiterer beispielhafter Drehmomentsensor 35 gemäß dieser Erfindung einen Drehmomentsensor 38, der die Welle 14 und den magnetoelastischen Ring 16 aufweist. Der magnetoelastische Ring 16 weist axiale Enden 46 auf. In dem Drehmomentsensor 38 sind ein erstes Restmagnetfeld 40 und ein zweites Restmagnetfeld 42 von den axialen Enden 46 des magnetoelastischen Rings 16 beabstandet. Der axiale Abstand 48 zwischen dem ersten Restmagnetfeld 40 und dem zweiten Restmagnetfeld 42 und jedem der axialen Enden 46 ist nicht mit einem Magnetfeld einer Orientierung bezogen auf die des ersten Restmagnetfeldes 40 und des zweiten Restmagnetfeldes 42 gefüllt. Ein drittes Magnetfeld 44 wird innerhalb des axialen Abstands 48 jeweils zwischen den ersten und zweiten Restmagnetfeldern 40, 42 und den axialen Enden 46 generiert und hergestellt. Dieses dritte Magnetfeld 44 ist das schwache Magnetfeld, das die negative Hysterese erzeugt, die gewünscht wird, um der positiven Hysterese, die durch das Anlegen des Drehmoments 20 erzeugt wird, entgegenzuwirken.With reference to 2 includes another exemplary torque sensor 35 according to this invention, a torque sensor 38 that the wave 14 and the magnetoelastic ring 16 having. The magnetoelastic ring 16 has axial ends 46 on. In the torque sensor 38 are a first residual magnetic field 40 and a second residual magnetic field 42 from the axial ends 46 of the magnetoelastic ring 16 spaced. The axial distance 48 between the first residual magnetic field 40 and the second residual magnetic field 42 and each of the axial ends 46 is not with a magnetic field of orientation relative to that of the first residual magnetic field 40 and the second residual magnetic field 42 filled. A third magnetic field 44 becomes within the axial distance 48 each between the first and second residual magnetic fields 40 . 42 and the axial ends 46 generated and produced. This third magnetic field 44 is the weak magnetic field that generates the negative hysteresis that is desired, by the positive hysteresis caused by the application of torque 20 is generated to counteract.

Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors gemäß dieser Erfindung dargestellt und allgemein mit 60 bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den ersten Schritt des Hervorrufens des ersten Restmagnetfeldes in Umfangsrichtung 22 innerhalb des magnetoelastischen Rings 20. Das Verfahren fährt fort mit dem Hervorrufen des zweiten Restmagnetfeldes 24 in Umfangsrichtung innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 in einer zu dem ersten Restmagnetfeld 22 entgegengesetzten Richtung. Die ersten und zweiten Restmagnetfelder 22, 24 sind durch den axialen Abstand 28 voneinander beabstandet.With reference to 3 a method for producing a torque sensor according to this invention is shown and generally with 60 designated. The method according to the invention comprises the first step of generating the first residual magnetic field in the circumferential direction 22 within the magnetoelastic ring 20 , The method continues to cause the second residual magnetic field 24 in the circumferential direction within the magnetoelastic ring 16 in a to the first residual magnetic field 22 opposite direction. The first and second residual magnetic fields 22 . 24 are by the axial distance 28 spaced apart.

Während de Erzeugens der Magnetfelder wird der Drehmomentsensor 12 in Gegenwart eines ersten Permanentmagneten 62 und eines zweiten Permanentmagneten 64 rotiert. Jeder der Permanentmagneten 62, 64 strahlt ein Magnetfeld 70, 72 einer derartigen Stärke aus, um den magnetoelastischen Ring 16 magnetisch zu sättigen und die bevorzugten, in Umfangsrichtung orientierten Restmagnetfelder 22, 24 hervorzurufen. Der Abstand 66 zwischen dem Permanentmagneten 62 und dem zweiten Permanentmagneten 64 wird basierend auf der gewünschten Stärke des dritten Magnetfeldes 26 bestimmt, das innerhalb des axialen Abstandes zwischen dem ersten Magnetfeld 22 und dem zweiten Magnetfeld 24 angeordnet ist. Wie gewürdigt resultiert das Einstellen des axialen Abstandes 66 zwischen den Permanentmagneten 62, 64 in einer Änderung des axialen Abstandes 28 der Restmagnetfelder in Umfangsrichtung 22, 24, die innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 angeordnet sind. Dieser axiale Abstand 28 wird eingestellt, um die gewünschte Gegenkraft für die positive Hysterese bereitzustellen, die von der Anwendung von Drehmoment auf den Drehmomentsensor 10 entwickelt wurde und ihren Ursprung hat.During de generating the magnetic fields, the torque sensor 12 in the presence of a first permanent magnet 62 and a second permanent magnet 64 rotates. Each of the permanent magnets 62 . 64 emits a magnetic field 70 . 72 of such strength to the magnetoelastic ring 16 magnetically saturate and the preferred, circumferentially oriented residual magnetic fields 22 . 24 cause. The distance 66 between the permanent magnet 62 and the second permanent magnet 64 is based on the desired strength of the third magnetic field 26 determined within the axial distance between the first magnetic field 22 and the second magnetic field 24 is arranged. As appreciated results in adjusting the axial distance 66 between the permanent magnets 62 . 64 in a change of the axial distance 28 the residual magnetic fields in the circumferential direction 22 . 24 that are inside the magnetoelastic ring 16 are arranged. This axial distance 28 is set to provide the desired positive hysteresis drag required by the application of torque to the torque sensor 10 was developed and has its origin.

Unter Bezugnahme auf 4 ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Drehmomentsensors allgemein mit 76 gekennzeichnet und umfasst die Schritte des Hervorrufens des ersten Restmagnetfeldes 40 in dem axialen Abstand 48 von einem axialen Endabschnitt 47A des magnetoelastischen Rings 16. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Hervorrufen eines zweiten Restmagnetfeldes in Umfangsrichtung 42 bei dem axialen Abstand 48 von einem zweiten axialen Ende 47B. Demgemäß sind die ersten und zweiten Restmagnetfelder 40, 42 angrenzend aneinander in einem zentralen Abstand des magnetoelastischen Rings 16 orientiert. Die Restmagnetfelder im Umfangsrichtung 40, 42 sind jedoch in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander angeordnet und erstrecken sich nicht bis zu den axialen Endabschnitten 47A, 47B des magnetoelastischen Rings 16. Das dritte Magnetfeld 44 ist innerhalb des Raumes zwischen jeweils den ersten und zweiten Restmagnetfelder 40, 42 und den entsprechenden axialen Endabschnitten 47A, 47B angeordnet.With reference to 4 Another method of manufacturing a torque sensor is generally known 76 and comprises the steps of causing the first residual magnetic field 40 in the axial distance 48 from an axial end portion 47A of the magnetoelastic ring 16 , The method further includes causing a second residual magnetic field in the circumferential direction 42 at the axial distance 48 from a second axial end 47B , Accordingly, the first and second residual magnetic fields 40 . 42 adjacent to each other at a central distance of the magnetoelastic ring 16 oriented. The residual magnetic fields in the circumferential direction 40 . 42 However, they are arranged in opposite directions relative to each other and do not extend to the axial end portions 47A . 47B of the magnetoelastic ring 16 , The third magnetic field 44 is within the space between each of the first and second residual magnetic fields 40 . 42 and the corresponding axial end portions 47A . 47B arranged.

Während des Erzeugungsschrittes sind die Permanentmagneten 62, 64 in einem axialen Abstand 78 von den axialen Enden 47A, 47B beabstandet. Die Permanentmagneten 62, 64 rufen die gewünschten entgegengesetzt orientierten Restmagnetfelder 40, 42 hervor. Das dritte Magnetfeld 44 ist zwischen den ersten und zweiten Restmagnetfelder 40, 42 angeordnet und erzeugt damit die gewünschte negative Hysterese innerhalb des magnetoelastischen Rings 16.During the generating step, the permanent magnets are 62 . 64 at an axial distance 78 from the axial ends 47A . 47B spaced. The permanent magnets 62 . 64 call the desired oppositely oriented residual magnetic fields 40 . 42 out. The third magnetic field 44 is between the first and second residual magnetic fields 40 . 42 arranged and thus generates the desired negative hysteresis within the magnetoelastic ring 16 ,

Unter Bezugnahme auf 5 ist ein weiteres Verfahren gemäß dieser Erfindung schematisch mit 85 gekennzeichnet und umfasst den ersten Schritt des Erzeugens der bevorzugten Restmagnetfelder in Umfangsrichtung 94, 96 innerhalb des magnetoelastischen Rings 16. Das erste Magnetfeld in Umfangsrichtung 94 ist in einer ersten umfänglichen Richtung angeordnet und das zweite Restmagnetfeld in Umfangsrichtung 96 ist in einer zweiten umfänglichen Richtung angeordnet, die der der ersten umfänglichen Richtung entgegengesetzt ist. Einmal werden die bevorzugten in Umfangsrichtung orientierten Restmagnetfelder 94, 96 innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 hervorgerufen. Der gesamte Sensor 38 ist einem Wechselmagnetfeld ausgesetzt, das im Schema mit 88 bezeichnet ist.With reference to 5 is another method according to this invention schematically with 85 and comprises the first step of generating the preferred residual magnetic fields in the circumferential direction 94 . 96 within the magnetoelastic ring 16 , The first magnetic field in the circumferential direction 94 is arranged in a first circumferential direction and the second residual magnetic field in the circumferential direction 96 is disposed in a second circumferential direction opposite to the first circumferential direction. Once the preferred circumferentially oriented residual magnetic fields become 94 . 96 within the magnetoelastic ring 16 caused. The entire sensor 38 is exposed to an alternating magnetic field, which in the scheme with 88 is designated.

Das Wechselmagnetfeld 88 wird durch einen Magnetfeldgenerator 86 erzeugt, der mit einem Wechselstrom 90 versorgt wird. Ein Wechselmagnetfeldgenerator 88, der ein Wechselmagnetfeld 88 erzeugt, wird verwendet, um Abschnitte des Drehmomentsensorelements 38 zu entmagnetisieren. Das Entmagnetisieren von bestimmten Abschnitten des Drehmomentsensorelements 38 erzeugt und eliminiert die magnetischen Remanenzen in Umfangsrichtung in Abschnitten des magnetoelastischen Rings 16. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die magnetischen Remanenzen in Umfangsrichtung durch das Wechselmagnetfeld 88 in den axialen Endabschnitten 92 des magnetoelastischen Rings 16 eliminiert.The alternating magnetic field 88 is through a magnetic field generator 86 generated with an alternating current 90 is supplied. An alternating magnetic field generator 88 , which is an alternating magnetic field 88 is used to portions of the torque sensor element 38 to demagnetize. Demagnetizing certain portions of the torque sensor element 38 creates and eliminates the circumferential magnetic remnants in sections of the magnetoelastic ring 16 , In the method according to the invention, the magnetic remanences in the circumferential direction by the alternating magnetic field 88 in the axial end sections 92 of the magnetoelastic ring 16 eliminated.

Das resultierende Drehmomentsensorelement 38 weist die dritten magnetischen Remanenzen 98 auf, die zwischen den ersten und zweiten Magnetfeldern 94, 96 und jeweils den axialen Enden angeordnet sind. Die magnetischen Remanenzen 98 sind nicht in Umfangsrichtung orientiert und sorgen für den schwachen magnetischen Bereich, der die negative Hysterese innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 erzeugt. Demgemäß wird die Dauer und die Stärke des Ausgesetztseins hinsichtlich des Wechselmagnetfeldes 88 unterschiedliche Mengen und Beträge der dritten magnetischen Remanenzen 98 innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 erzeugen. Der Betrag des dritten Magnetfeldes 98 wird eingestellt, um die gewünschte negative Hysterese bereitzustellen, die innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 hervorgerufen wird. Durch Einstellen des Betrags der negativen Hysterese innerhalb des magnetoelastischen Rings 16 kann der Betrag der positiven Hysterese eingestellt werden, die neutralisiert werden kann, um einen genaueren Sensor bereitzustellen.The resulting torque sensor element 38 has the third magnetic remanence 98 on that between the first and second magnetic fields 94 . 96 and are arranged in each case the axial ends. The magnetic remanences 98 are not oriented in the circumferential direction and provide for the weak magnetic field, the negative hysteresis within the magnetoelastic ring 16 generated. Accordingly, the duration and the strength of the exposure to the alternating magnetic field become 88 different amounts and amounts of third magnetic remanences 98 within the magnetoelastic ring 16 produce. The amount of the third magnetic field 98 is set to provide the desired negative hysteresis within the magnetoelastic ring 16 is caused. By adjusting the amount of negative hysteresis within the magnetoelastic ring 16 For example, the amount of positive hysteresis that can be neutralized to provide a more accurate sensor can be adjusted.

Demgemäß bietet der gemäß diesem Verfahren hergestellte Drehmomentsensor, der die Magnetfelder in Umfangsrichtung aufweist, die innerhalb des magnetoelastischen Rings angeordnet sind, die Berücksichtigung und das Entgegenwirken der positiven Hysterese durch Hervorrufen der negativen Hysterese während des Magnetisierungsprozesses. Das Entgegenwirken der positiven Hysterese auf die negative Hysterese führt zu einem genaueren Drehmomentsensor mit einer wesentlich exakteren und zuverlässigeren Messung.Accordingly offers the according to this Method produced torque sensor, which the magnetic fields in Circumferentially having within the magnetoelastic ring are arranged, the consideration and counteracting the positive hysteresis by provoking the negative hysteresis during of the magnetization process. Counteracting the positive hysteresis leads to the negative hysteresis to a more accurate torque sensor with a much more accurate and more reliable Measurement.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung offenbart wurde, würde ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass bestimmte Änderungen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung fallen würden. Aus diesem Grund sollten die nachfolgenden Ansprüche studiert werden, um das wahre Wesen und den Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.Even though a preferred embodiment of this Invention was disclosed a person skilled in the art will recognize that certain changes within the scope of this invention. For that reason should the following claims be studied to understand the true nature and content of this invention to determine.

Claims

Method for producing a torque sensor with the following steps: a) generating a first magnetic field in the circumferential direction within a magnetoelastic tape, the a first desired Magnetic field direction has; b) generating a second magnetic field in the circumferential direction within the magnetoelastic band in one second desired Magnetic field direction opposite to the first magnetic field direction is; and c) spatial Arranging the first magnetic field at an axial distance from the second magnetic field.

The method of claim 1, wherein the steps a) and b) rotating the magnetoelastic material in the presence a magnet of a field strength which is suitable to saturate the magnetoelastic tape.

The method of claim 1, wherein the spatial Arranging between the first magnetic field and the second magnetic field produces a magnetic remanence, which is a magnetic field orientation which differs from the first magnetic field direction and to the second magnetic field direction.

The method of claim 3, wherein the magnetic Remanence, which is arranged between the first and second magnetic fields is the section of the magnetoelastic band in the direction of a presets negative hysteresis.

The method of claim 4 including the step the counteracting of a positive hysteresis occurring within the Torque sensor is generated, the negative hysteresis within the Magnetoelastic band is caused.

The method of claim 1 including the step of disposing the torque sensor within an alternating magnetic field to demagnetize axial portions of the magnetoelastic tape.

The method of claim 1 including the step the spaced arrangement of the first magnetic field in the circumferential direction and the second magnetic field in the circumferential direction of axial end portions of the magnetoelastic band.

Method for reducing hysteresis in a magnetoelastic Torque sensor with the following steps: a) invoking a first residual magnetic field in a first circumferential direction within a ring of magnetoelastic material resting on a substrate is held; b) causing a second residual magnetic field in a second circumferential Direction, the first circumferential Opposite direction, within the magnetoelastic ring Material; and c) Orienting the arrangement of the first residual magnetic field to the second magnetic field around areas within the magnetoelastic Material with a third magnetic field of lesser strength than that cause the first magnetic field or the second magnetic field.

The method of claim 8, wherein the third magnetic field has an orientation extending from both the first circumferential one Direction as well as the second circumferential direction.

Method according to claim 9 including the Step of the spatial Arranging the first residual magnetic field axially separated from the second Residual magnetic field around the third residual magnetic field in a space in between to build.

The method of claim 9 including the step of the spatial Arranging the first and second circumferential magnetic fields axially from axial ends of the magnetoelastic material ring the third magnetic field at remote axial portions of the ring made of magnetoelastic material.

The method of claim 8, wherein the third magnetic field as responsive to the generation of the first circumferential magnetic field and the second circumferential Magnetic field is generated.

The method of claim 8, wherein the first and second circumferential Magnetic fields generated with a permanent magnet of a strength which is suitable, the magnetoelastic material magnetic to saturate.

Torque sensor arrangement with a reduced Hysteresis with: a substrate for receiving an applied torque; and a magnetoelastic ring held on the substrate wherein the magnetoelastic ring is a first residual magnetic field region with a first circumferential Orientation, a second residual magnetic field region with a second peripheral Orientation opposite to the first circumferential orientation and one third residual magnetic field region having a third orientation possesses, which are different from the first and the second peripheral Orientation is.

Arrangement according to claim 14, wherein the third residual magnetic field region arranged between the first magnetic field region and the second magnetic field region is.

Arrangement according to claim 15, wherein the first and second residual magnetic field regions by applying a magnetic field formed of such a size to magnetically saturate the material that magnetoelastic Ring and the third residual magnetic field region when passing through the Interaction between the first and second residual magnetic field regions is formed.

Arrangement according to claim 14, wherein the first and second residual field areas of axial ends of the magnetoelastic Are spaced annular, and the third Restmag netfeldbereich between respectively the first and second residual magnetic field regions and the respective one axial end is arranged.