用于借助至少三个磁场传感器测量力或力矩的装置的制作方法

本发明涉及一种用于借助至少三个磁场传感器利用逆磁致伸缩效应测量在沿着轴线延伸的机械部件上的力和/或力矩的装置。

背景技术：

由us2012/0296577a1已知一种磁致弹性力传感器，它用来测量在被圆周地磁化的部件上的力。

us5,321,985教导了一种磁致伸缩的扭矩传感器，其中，在轴的外表面上设置磁致伸缩层，并且与激励线圈和探测线圈相反地定位。作用在轴上的扭矩会引起在磁致伸缩层内的材料应力，由此根据方向地改变了它们相对地磁透性。由磁致伸缩层引起的磁场能够被探测线圈测量。

de69936138t2示出了一种磁性力传感器，其中，对磁性材料施加弯曲力矩，其中，借助传感器装置能够确定磁性材料的外磁场。

由de60309678t2已知一种用于感测在轴中的扭矩的方法，其中，会产生具有交替极性的磁场，利用传感器装置能测量这种磁场。

us2007/0022809a1示出一种用于测量扭矩的装置，其中，在轴中设置由磁致伸缩材料构成的层。

由us5,052,232已知一种磁致弹性的扭矩传感器，其中，设置具有两个环绕的磁致伸缩层的机械部件。

由de69838904t2已知一种具有圆形磁场的扭矩传感器。在轴的铁磁的、磁致伸缩材料中形成磁场，并且圆形地绕着轴延伸。

由de69222588t2已知一种环形磁化的扭矩传感器。

wo2007/048143a2教导一种具有磁化杆的传感器。

wo01/27638a1示出具有被圆周或者纵向磁化的杆的加速传感器。

由wo2006/053244a2已知一种扭矩传感器，它包括在旋转的杆上的磁场。该磁场被圆周地设置。

us8,191,431b2示出一种具有磁性杆的传感器装置。

ep2365927b1示出一种具有两个踏蹬和链板支架的脚踏支座，所述链板支架与脚踏支座的轴相连接。链板支架与链板轴抗扭连接，该链板轴又抗扭地与轴相连接。链板轴被部段式地磁化。设有一种传感器，它检测在磁性区域中存在扭矩时磁场的变化。

us6,490,934b2教导了一种用于测量扭矩的磁致弹性的扭矩传感器，所测量的扭矩作用在具有铁磁的、磁致伸缩和磁致弹性激活区域的部件上。这种区域设在检测变压器中，它作为柱形的套筒例如设在轴上。扭矩传感器与检测变压器相对置。

由ep0803053b1已知一种扭矩传感器，它包括磁致弹性的检测变压器。该检测变压器作为柱形的套筒设在轴上。

us8,893,562b2教导了一种用于在磁致弹性轴上进行扭矩测量时识别磁性干扰的方法。测量两种信号，其中，第二信号与磁性干扰相一致，并且将其从第一信号中减去。

us8,001,849b2示出一种用于磁致弹性式扭矩测量的装置，其中，应该补偿外部磁场的作用。所述装置包括轴的磁性区域以及至少一个被动的和主动的磁场传感器。被动的磁场传感器能够被安置在磁性区域的两侧。

us2011/0162464a1示出一种用于磁致弹性式扭矩测量的装置，其中，应该补偿相同的和不同的磁场作用。所述装置包括轴的磁性区域以及至少三个磁场传感器。第二和第三磁场传感器能够被安置在磁性区域旁边。

us8,087,304b2示出一种用于测量作用在轴上的扭矩的磁致弹性的扭矩传感器。所述轴具有一个或多个圆周的磁场。us8,087,304b2的图12示出只具有一个圆周磁场的实施方式，其中，在磁性区域中安置两个初级磁场传感器和在磁场区旁侧安置两个次级磁场传感器。us8,087,304b2的图18示出具有两个圆周的磁场的实施方式，它们交替地被极化，其中，在两个磁场的轴向过度区间上还安置多个磁场传感器。us8,087,304b2的图8示出具有三个圆周的磁场的实施方式，它们交替地被极化，其中，分别在三个磁场的每个磁性区域中安置磁场传感器。通过磁场传感器的特别安置可以消除磁性干扰场的影响。

技术实现要素：

从背景技术出发，本发明所要解决的技术问题是，扩展能够降低在基于逆磁致伸缩效应对力和/或力矩测量时的磁性干扰场的可能性。

所述技术问题通过根据所附的权利要求1所述的装置所解决。

根据本发明的装置用于测量在轴线上延伸的机械部件上的力和/或力矩。力或力矩作用在机械部件上，由此会导致机械应力，并且使得机械部件大部分轻微变形。所述轴线优选构成机械部件的旋转轴线。

机械部件具有至少两个圆周地绕着轴线延伸的用于设在机械部件中的磁化或形成磁场的磁性区域。因此，涉及至少两个绕着轴线的磁性区域，即，圆周形的磁性区域，其中，所述轴线本身优选不构成磁性区域的一部分。磁性区域具有关于机械部件的绕着轴线延伸的表面的切向方向。磁性区域优选仅具有一个关于机械部件的绕着轴线延伸的表面的切向方向。磁性区域优选沿着绕着轴线的封闭的路线延伸，其中，磁性区域允许具有短空隙。磁性区域分别构成用于确定力或力矩的初级传感器。磁性区域优选具有相同的空间延展。磁性区域优选分别在机械部件的轴向部段中构成。

机械部件还具有磁中性区域，该磁中性区域分别轴向地安置在磁性区域之间和/或轴向地安置在磁性区域旁边。机械部件具有至少其中一个磁中性区域。磁中性区域既不具有永磁性，该装置也不会被设计为暂时磁化所述磁中性区域。当然，不期望的磁干扰场能够导致对磁中性区域的暂时磁化。所述磁中性区域优选不被磁化。磁中性区域优选分别在机械部件的轴向部段中构成。

所述装置还包括至少一个第一磁场传感器，第二磁场传感器和第三磁场传感器，它们分别构成用于确定力或力矩的次级传感器。初级传感器，即磁性区域用于将待测量的力或力矩转换为相应的磁场，而次级传感器能够将磁场转换为电信号。第一磁场传感器，第二磁场传感器和第三磁场传感器分别被设计用来单独测量通过磁性以及通过力和/或通过力矩形成的磁场的方向分量。由于逆磁致伸缩效应而产生所述磁场。因此，借助根据本发明的装置能够进行基于逆磁致伸缩效应的测量。

磁场传感器面对机械部件地安置，其中在磁场传感器和机械部件的内或外表面之间优选仅有较小的径向间距。第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器位于三个不同的轴向位置上。在第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器的轴向位置上分别有其中一个磁性区域或其中一个磁中性区域，即，机械部件基本上在这些轴向位置上。

根据本发明，第三磁场传感器位于其中一个磁中性区域的轴向位置上。因此，第三磁场传感器不会与其中一个磁性区域径向相邻地安置，而是与其中一个磁中性区域径向相邻地安置。该磁中性区域能够轴向地被安置在其中两个磁性区域之间或轴向地被安置为与磁性区域相邻。

根据本发明的装置的优点特别在于，所述装置在不同的设计方案中能够可靠地降低磁性干扰场。

至少两个磁性区域能够被永久或暂时磁化。在根据本发明的装置的优选实施方式中，磁性区域被永久磁化，从而通过永久磁化构成磁性。在根据本发明的装置的备选的优选实施方式中，所述装置还具有至少一个用于磁化磁性区域的磁体，使磁性区域基本上被暂时磁化。该至少一个磁体能够通过永磁体或者优选通过电磁体构成。

永久或暂时被磁化的磁性区域在机械部件的未被力或力矩加载的状态中在磁性区域外部优选趋向磁中性，从而在磁性区域外部不会测量到在磁技术上较重要的磁场。

磁性区域分别是机械部件的体积的一部分。磁性区域优选分别设为环形的，其中，机械部件的轴线还构成相应的环形形状的中间轴线。特别优选的是，磁性区域分别具有与机械部件的轴线同轴的空心柱形的形状。

能够通过磁场传感器测量的方向分量优选从下列方向组中选择：平行于轴线的方向，即轴向方向，和径向于轴线的方向，即径向方向。

根据本发明的装置原则上优选包括多于三个磁场传感器；特别优选四个或八个磁场传感器。至少三个磁场传感器优选具有与机械部件的轴线相同的间距。原则上，该至少三个磁场传感器被安置在机械部件的外部或还能安置在机械部件的空腔的内部。

磁性区域优选分别具有高磁致伸缩性。

磁性区域优选彼此轴向间隔地被安置，其中在两个相邻的磁性区域之间分别安置其中一个磁中性区域。只要存在多于两个磁性区域，则该多于两个磁性区域优选分别具有彼此之间相同的间距。

机械部件优选具有棱柱或者柱形的形状，其中，棱柱或柱形与所述轴线同轴地安置。棱柱或柱形优选是直线形的。所述机械部件特别优选具有直的圆柱形的形状，其中，所述圆柱形与所述轴线同轴地安置。在特别的实施方式中，棱柱或柱形设计为锥形的。棱柱或者柱形还能够是空心的。

机械部件优选通过轴、通过空心轴、通过换挡杆或者通过法兰构成。所述轴、换挡杆和/或法兰能够被配置用来承载不同的力和力矩，并且例如可以是传感器踏板支座、摆动稳定装置或者施肥控制装置的组件。原则上，机械部件还能够通过完全不同的机械部件类型构成。

至少三个磁场传感器优选分别通过半导体传感器构成。至少三个磁场传感器备选地优选通过霍尔传感器、线圈、福斯特传感器或者磁通门磁力计构成。原则上，只要传感器适合用来测量通过逆磁致伸缩效应引发的磁场的方向分量，还能够使用这种其它的传感器类型。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式中，能够通过磁场传感器测量的通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的方向分量是由轴向方向分量构成。因此，磁场传感器仅能够测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的轴向方向分量。在该第一组优选的实施方式中，第一磁场传感器位于第一磁性区域的轴向位置上，而第二磁场传感器位于第二磁性区域的轴向位置上。因此，第一磁场传感器位于第一磁性区域所处的轴向位置上，而第二磁场传感器位于第二磁性区域所处的轴向位置上。其结果是，第一磁场传感器径向地与第一磁性区域相邻地安置，而第二磁场传感器径向地与第二磁性区域相邻地安置。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式中，所述装置优选还包括第四磁场传感器，它用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的轴向方向分量。第四磁场传感器优选被安置在与第一磁场传感器相同的轴向位置上、与第二磁场传感器相同的轴向位置上或与第三磁场传感器相同的轴向位置上。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式中，圆周地绕着轴线延伸的第一磁性区域和圆周地绕着轴线延伸的第二磁性区域优选具有相同的极性，即，它们具有相同的旋转方向(umlaufsinn)。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在第一磁性区域和第二磁性区域之间。因此，第三磁场传感器同样轴向地被安置在这两个磁性区域之间。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式的第一实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器，它用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的轴向方向分量。第四磁场传感器被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第三磁场传感器和第四磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。在该第一实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域具有相同的极性，即，它们具有相同的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在这两个磁性区域之间。因此，第三磁场传感器同样轴向地被安置在这两个磁性区域之间。

在该第一实施方式中，第一磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器优选对置。其结果是，第一磁场传感器和第二磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第一实施方式中，第一磁场传感器和第三磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于与轴线平行的直线上。第二磁场传感器和第四磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于与轴线平行的直线上。

在该第一实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器和第二磁场传感器测量的轴向方向分量的总和以及能够被第三磁场传感器和第四磁场传感器测量的轴向方向分量的总和构成的差值。所述轴向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式的第二实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器、第五磁场传感器、第六磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器，它们分别被设计用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量。在该第二实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域具有相同的极性，即，它们具有相同的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在这两个磁性区域之间。因此，第三磁场传感器同样轴向地被安置在这两个磁性区域之间。

在该第二实施方式中，第四磁场传感器优选被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第三磁场传感器和第四磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第五磁场传感器优选被安置在与第一磁场传感器相同的轴向位置上。第五磁场传感器关于轴线与第一磁场传感器对置地安置。其结果是，第五磁场传感器和第一磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第六磁场传感器优选被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。第六磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器对置地安置。其结果是，第六磁场传感器和第二磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第七磁场传感器被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。至少第七磁场传感器被安置在也安置有第三磁场传感器的磁中性区域的轴向位置上。第七磁场传感器优选与第三磁场传感器相邻，这样第七磁场传感器的切向或径向位置就很难与第三磁场传感器的切向或径向位置区分开。

在该第二实施方式中，第八磁场传感器优选被安置在与第七磁场传感器相同的轴向位置上。第八磁场传感器关于轴线与第七磁场传感器对置地安置。其结果是，第八磁场传感器和第七磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第七磁场传感器优选被安置为直接与第三磁场传感器相邻，这样第七磁场传感器至少具有几乎与第三磁场传感器相同的切向位置。第七磁场传感器和第三磁场传感器能够例如被安置在板件的两侧。

在该第二实施方式中，第四磁场传感器、第五磁场传感器和第六磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第八磁场传感器优选被安置为直接与第四磁场传感器相邻，这样第八磁场传感器至少具有几乎与第四磁场传感器相同的切向位置。第八磁场传感器和第四磁场传感器能够例如被安置在板件的两侧。

在该第二实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器、第二磁场传感器、第五磁场传感器和第六磁场传感器测量的轴向方向分量的总和以及能够被第三磁场传感器、第四磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器测量的轴向方向分量的总和构成的差值。所述轴向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域备选地优选具有相反的极性，即，它们具有相反的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在磁性区域旁边，这样磁中性区域仅与其中一个磁性区域轴向地相邻。由此，第三磁场传感器也轴向地被安置在磁性区域旁边。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式的第三实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器，它用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的轴向方向分量，该第四磁场传感器被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器对置地安置。其结果是，第四磁场传感器和第二磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。在该第三实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域优选具有相反的极性，即，它们具有相反的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在磁性区域旁边。由此，第三磁场传感器也轴向地被安置在磁性区域旁边。第二磁场传感器优选轴向地位于第一磁场传感器和第三磁场传感器之间。

在该第三实施方式中，第一磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第三磁场传感器和第一磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第三实施方式中，第一磁场传感器和第二磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第三磁场传感器和第四磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。

在该第三实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器和第三磁场传感器测量的轴向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器和第四磁场传感器测量的轴向方向分量的总和构成的差值。所述轴向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和和差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第一组优选的实施方式的第四实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器、第五磁场传感器、第六磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器，它们分别用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的轴向方向分量。在该第四实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域优选具有相反的极性，即，它们具有相反的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在磁性区域旁边。由此，第三磁场传感器也轴向地被安置在磁性区域旁边。第二磁场传感器优选轴向地位于第一磁场传感器和第三磁场传感器之间。

在该第四实施方式中，第四磁场传感器优选被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第四磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第四实施方式中，第五磁场传感器优选被安置在与第一磁场传感器相同的轴向位置上。第五磁场传感器关于轴线与第一磁场传感器对置地安置。其结果是，第五磁场传感器和第一磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第四实施方式中，第六磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第六磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第七磁场传感器优选被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。至少第七磁场传感器被安置在第二磁性区域的轴向位置上。第七磁场传感器优选与第二磁场传感器相邻，这样第七磁场传感器的切向或径向位置就很难与第二磁场传感器的切向或径向位置区分开。

在该第四实施方式中，第八磁场传感器优选被安置在与第七磁场传感器相同的轴向位置上。第八磁场传感器关于轴线与第七磁场传感器对置地安置。其结果是，第八磁场传感器和第七磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第四实施方式中，第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第七磁场传感器优选被安置为直接与第二磁场传感器相邻，这样第七磁场传感器至少具有几乎与第二磁场传感器相同的切向位置。第七磁场传感器和第二磁场传感器能够例如被安置在板件的两侧。

在该第四实施方式中，第四磁场传感器、第五磁场传感器和第六磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第八磁场传感器优选被安置为直接与第六磁场传感器相邻，这样第八磁场传感器至少具有几乎与第六磁场传感器相同的切向位置。第八磁场传感器和第六磁场传感器能够例如被安置在板件的两侧。

在该第四实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器、第三磁场传感器、第四磁场传感器和第五磁场传感器测量的轴向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器、第六磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器测量的轴向方向分量的总和构成的差值。所述轴向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总以及和差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式中，能够通过磁场传感器测量的通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的方向分量是由径向方向分量构成。因此，磁场传感器仅能够测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的径向方向分量。第一磁场传感器位于其中一个磁中性区域的轴向位置上。第二磁场传感器也位于其中一个磁中性区域的轴向位置上。因此，第一磁场传感器位于其中一个磁中性区域所处的轴向位置上。第二磁场传感器也位于其中一个磁中性区域所处的轴向位置上。其结果是，第一磁场传感器径向地与其中一个磁中性区域相邻地安置。第二磁场传感器也径向地与其中一个磁中性区域相邻地安置。

在第二组优选的实施方式中，优选轴向地在两个轴向相邻的磁场传感器之间分别安置其中一个磁性区域。磁场传感器由此轴向地在磁性区域旁边位于磁性区域的两侧。第二磁场传感器优选位于其中一个磁中性区域的轴向位置上，该磁中性区域轴向地被安置在第一磁性区域和第二磁性区域之间。第一磁性区域优选轴向地位于第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式中，圆周地绕着轴线延伸的第一磁性区域和圆周地绕着轴线延伸的第二磁性区域优选具有相反的极性，即，它们具有相反的旋转方向。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在磁性区域旁边，这样该磁中性区域仅与其中一个磁性区域轴向地相邻，即优选与第二磁性区域相邻。第二磁性区域优选轴向地位于第二磁场传感器和第三磁场传感器之间。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式的第一实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器，它用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的径向方向分量。第四磁场传感器被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器对置地安置。其结果是，第二磁场传感器和第四磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。在该第一实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域具有不同的极性，即，它们具有相反的旋转方向。

在该第一实施方式中，第一磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第一磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第一实施方式中，第一磁场传感器和第二磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于与轴线平行的直线上。第三磁场传感器和第四磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们共同位于与轴线平行的直线上。

在该第一实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器和第四磁场传感器测量的径向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器和第三磁场传感器测量的径向方向分量的总和构成的差值。所述的径向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式的第二实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器、第五磁场传感器、第六磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器，它们分别被设计用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量。第四磁场传感器被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第四磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。在该第二实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域具有不同的极性，即，它们具有相反的旋转方向。

在该第二实施方式中，第五磁场传感器被安置在与第一磁场传感器相同的轴向位置上。第五磁场传感器关于轴线与第一磁场传感器对置地安置。其结果是，第五磁场传感器和第一磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第六磁场传感器被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。第六磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器对置地安置。其结果是，第六磁场传感器和第二磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第八磁场传感器被安置在与第七磁场传感器相同的轴向位置上。第八磁场传感器关于轴线与第七磁场传感器对置地安置。其结果是，第八磁场传感器和第七磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第二实施方式中，第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第七磁场传感器优选被安置为直接与第二磁场传感器相邻，这样它们与同一磁中性区域对置并且具有几乎相同的位置。

在该第二实施方式中，第四磁场传感器、第五磁场传感器和第六磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们优选共同位于平行于轴线的直线上。第八磁场传感器优选被安置为直接与第六磁场传感器相邻，这样它们与同一磁中性区域对置并且具有几乎相同的位置。

在该第二实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器、第三磁场传感器、第六磁场传感器和第八磁场传感器测量的径向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器、第四磁场传感器、第五磁场传感器和第七磁场传感器测量的径向方向分量的总和构成的差值。所述的径向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式中，所述装置备选地还优选具有圆周地绕着轴线延伸的用于磁化的第三磁性区域。第一磁性区域和第三磁性区域优选具有相同的极性，即，它们具有相同的旋转方向，该旋转方向与第二磁性区域的极性相反。在轴向位置上有第三磁场传感器的磁中性区域被轴向地安置在磁性区域旁边，这样该磁中性区域仅与其中一个磁性区域轴向地相邻，即优选与第三磁性区域相邻。因此，第三磁场传感器也轴向地位于磁性区域旁边。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式的第三实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器，它用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩引起的磁场的径向方向分量。第四磁场传感器也被安置在其中一个磁中性区域的轴向位置上。第四磁场传感器优选轴向地被安置在第二磁场传感器和第三磁场传感器之间，但是也可以轴向地被安置在第二磁性区域和第三磁性区域之间。在该第三实施方式中，第一磁性区域和第三磁性区域具有相同的极性，该极性与第二磁性区域的极性相反。

在该第三实施方式中，第一磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第一磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。第一磁场传感器优选轴向地位于三个磁性区域旁边；在相反的轴向端部上，第三磁场传感器同样位于三个磁性区域旁边。第二磁场传感器优选轴向地位于第一磁性区域和第二磁性区域之间。第四磁场传感器优选地位于第二磁性区域和第三磁性区域之间。

在该第三实施方式中，第一磁场传感器和第二磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们共同位于与轴线平行的直线上。

在该第三实施方式中，第三磁场传感器和第四磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们共同位于与轴线平行的直线上。

在该第三实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器和第三磁场传感器测量的径向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器和第四磁场传感器测量的径向方向分量的总和构成的差值。所述的径向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

在根据本发明的装置的第二组优选的实施方式的第四实施方式中，所述装置还包括第四磁场传感器、第五磁场传感器、第六磁场传感器、第七磁场传感器和第八磁场传感器，它们分别被设计用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量。第四磁场传感器、第五磁场传感器或第六磁场传感器和第七磁场传感器同样分别位于其中一个磁中性区域的轴向位置上。第四磁场传感器被安置在与第三磁场传感器相同的轴向位置上。第四磁场传感器关于轴线与第三磁场传感器对置地安置。其结果是，第四磁场传感器和第三磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。在该第三实施方式中，第一磁性区域和第二磁性区域具有相同的极性，该极性与第二磁性区域的极性相反。

在该第四实施方式中，第五磁场传感器被安置在与第一磁场传感器相同的轴向位置上。第五磁场传感器关于轴线与第一磁场传感器对置地安置。其结果是，第五磁场传感器和第一磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。第一磁场传感器和第五磁场传感器优选轴向地位于三个磁性区域旁边；在相反的轴向端部上，第三磁场传感器和第四磁场传感器同样位于三个磁性区域旁边。第二磁场传感器优选轴向地位于第一磁性区域和第二磁性区域之间。

在该第四实施方式中，第六磁场传感器被安置在与第二磁场传感器相同的轴向位置上。第六磁场传感器关于轴线与第二磁场传感器对置地安置。其结果是，第六磁场传感器和第二磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第四实施方式中，第七磁场传感器优选轴向地被安置在第二磁性区域和第三磁性区域之间。

在该第四实施方式中，第八磁场传感器被安置在与第七磁场传感器相同的轴向位置上。第八磁场传感器关于轴线与第七磁场传感器对置地安置。其结果是，第八磁场传感器和第七磁场传感器彼此之间关于轴线具有180°的圆心角。

在该第四实施方式中，第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器和第七磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们共同位于与轴线平行的直线上。

在该第四实施方式中，第四磁场传感器、第五磁场传感器、第六磁场传感器和第八磁场传感器优选具有相同的切向位置，这样它们共同位于与轴线平行的直线上。

在该第四实施方式中，磁场传感器优选被这样地安置和电路联接，从而能确定由能够被第一磁场传感器、第四磁场传感器、第六磁场传感器和第七磁场传感器测量的径向方向分量的总和以及能够被第二磁场传感器、第三磁场传感器、第五磁场传感器和第八磁场传感器测量的径向方向分量的总和构成的差值。所述的径向方向分量是通过磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量，所述磁场能够叠加磁干扰场。所述的总和以及差值能够例如由此实现，即，构成减数的磁场传感器与构成被减数的磁场传感器相反地定向。但是，所述的总和以及差值还能够由此实现，即，磁场传感器相同地定向，并且由他们的信号构成总和，其中，构成减数的磁场传感器被相反地极化。

附图说明

结合附图由下面对本发明的优选实施方式的描述给出本发明的其它细节、优点和改进方案。附图为：

图1是根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第一实施方式；

图2是根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第二实施方式；

图3是根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第三实施方式；

图4是根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第四实施方式；

图5是根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第一实施方式；

图6是根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第二实施方式；

图7是根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第三实施方式；以及

图8是根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第四实施方式；

具体实施方式

图1至图8分别以两个视角示出根据本发明的装置。附图左侧分别包括截面视图，而附图右侧分别包括根据本发明的装置的相应实施方式的俯视图。

图1示出根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第一实施方式。所述装置首先包括以法兰01形式的机械部件，它被固定在基体02上。在法兰01上作用有力或者力矩，尤其转矩mt。法兰01具有空心圆柱形的形状。法兰01沿着轴线03延伸，所述轴线03还会构成法兰01的空心柱形状的中间轴线。所述法兰01由磁弹性的材料构成，所述材料具有磁致伸缩效应。

在法兰01的轴向部段内设有第一永磁区域04。在法兰01的另外的轴向部段内设有第二永磁区域05。永磁区域04，05环绕地绕着轴线03延伸，即，涉及一种圆周形的永磁装置。永磁性的极性，即永磁性的旋转方向，在两个永磁区域04，05中是相同的。这两个永磁区域04，05位于两个轴向上间隔的平面中。

根据本发明的装置的这种实施方式还包括第一磁场传感器11，第二磁场传感器12，第三磁场传感器13和第四磁场传感器14。磁场传感器11，12，13，14分别设计用于单独测量通过永磁区域04，05的磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量。

四个磁场传感器11，12，13，14被安置在三个轴向上间隔的平面中。第一磁场传感器11位于与第一永磁区域04相同的平面中。第二磁场传感器12位于与第二永磁区域05相同的平面中。第三磁场传感器13和第四磁场传感器14共同位于在两个永磁区域04，05之间的平面中，法兰01在这两个永磁区域之间没有被磁化，即为磁中性的。第一磁场传感器11和第三磁场传感器13关于轴线03与第二磁场传感器12和第四磁场传感器14对置地安置。第一磁场传感器11和第二磁场传感器12分别与第三磁场传感器13和第四磁场传感器14被相反地极化。

图2示出根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第二实施方式。该第二实施方式与图1所示的实施方式的区别仅仅在于磁场传感器的数量和布置。该第二实施方式还包括第五磁场传感器15、第六磁场传感器16、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18。这些磁场传感器15，16，17，18也分别用于单独测量通过永磁区域04，05的磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的轴向方向分量。

八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18被安置在轴向上间隔的平面中。第一磁场传感器11和第五磁场传感器15位于与第一永磁区域04相同的平面中。第二磁场传感器12和第六磁场传感器16位于与第二永磁区域05相同的平面中。第三磁场传感器13、第四磁场传感器14、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18共同位于在两个永磁区域04，05之间的平面中，法兰01在这两个永磁区域之间没有被磁化。第一磁场传感器11、第二磁场传感器12、第三磁场传感器13和第七磁场传感器17关于轴线03与第四磁场传感器14、第五磁场传感器15、第六磁场传感器16和第八磁场传感器18对置地安置。第一磁场传感器11、第二磁场传感器12、第五磁场传感器15和第六磁场传感器16分别与第三磁场传感器13、第四磁场传感器14、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18被相反地极化。第三磁场传感器13和第七磁场传感器17位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。第四磁场传感器14和第八磁场传感器18位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。

图3示出根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第三实施方式。该第三实施方式与图1所示的实施方式的区别仅仅在于磁性区域的极性和磁场传感器的布置。在第三实施方式中，永磁性的极性在两个永磁区域04，05中是相反的，也就是说，它们具有相反的旋转方向。两个永磁区域04，05位于两个轴向间隔的平面中。

四个磁场传感器11，12，13，14被安置在三个轴向上间隔的平面中。第一磁场传感器11位于与第一永磁区域04相同的平面中。第二磁场传感器12和第四磁场传感器14共同位于与第二永磁区域05相同的平面中。第三磁场传感器13轴向地位于两个永磁区域04，05旁边，法兰01在两个永磁区域04，05旁边的区域没有被磁化。第一磁场传感器11和第二磁场传感器12关于轴线03与第三磁场传感器13和第四磁场传感器14对置地安置。第一磁场传感器11和第三磁场传感器13分别与第二磁场传感器12和第四磁场传感器14被相反地极化。

图4示出根据本发明的装置的第一组优选实施方式的第四实施方式。该第四实施方式与图2所示的实施方式的区别仅仅在于磁性区域的极性和磁场传感器的布置。在第四实施方式中，永磁性的极性在两个永磁区域04，05中是相反的，也就是说，它们具有相反的旋转方向。两个永磁区域04，05位于两个轴向间隔的平面中。

八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18被安置在三个轴向上间隔的平面中。第一磁场传感器11和第五磁场传感器15位于与第一永磁区域04相同的平面中。第二磁场传感器12、第六磁场传感器16、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18位于与第二永磁区域05相同的平面中。第三磁场传感器13和第四磁场传感器14共同轴向地位于两个永磁区域04，05旁边，法兰01在这两个永磁区域旁边的区域没有被磁化。第一磁场传感器11、第二磁场传感器12、第三磁场传感器13和第七磁场传感器17关于轴线03与第四磁场传感器14、第五磁场传感器15、第六磁场传感器16和第八磁场传感器18对置地安置。第一磁场传感器11、第三磁场传感器13、第四磁场传感器14和第五磁场传感器15分别与第二磁场传感器12、第六磁场传感器16、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18被相反地极化。第二磁场传感器12和第七磁场传感器17位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。第六磁场传感器16和第八磁场传感器18位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。

图5示出根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第一实施方式。所述装置首先包括以法兰01形式的机械部件，它被固定在基体02上。在法兰01上作用有力或者力矩，尤其转矩mt。法兰01具有空心圆柱形的形状。法兰01沿着轴线03延伸，所述轴线03还会构成法兰01的空心柱形状的中间轴线。所述法兰01由磁弹性的材料构成，所述材料具有磁致伸缩效应。

在法兰01的轴向部段内设有第一永磁区域04。在法兰01的另外的轴向部段内设有第二永磁区域05。永磁区域04，05环绕地绕着轴线03延伸，即，涉及一种圆周形的永磁装置。永磁性的极性在两个永磁区域04，05中是相反的，即，它们具有相反的旋转方向。这两个永磁区域04，05位于两个轴向上间隔的平面中。

根据本发明的装置的这种实施方式还包括第一磁场传感器11，第二磁场传感器12，第三磁场传感器13和第四磁场传感器14。磁场传感器11，12，13，14分别设计用于单独测量通过永磁区域04，05的磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量。

四个磁场传感器11，12，13，14被安置三个在轴向上间隔的平面中，其中四个磁场传感器11，12，13，14中没有一者与其中一个永磁区域04，05共同位于一个平面中。而是，磁场传感器11，12，13，14位于法兰01是磁中性的轴向位置上。第一磁场传感器11轴向地位于在两个永磁区域04，05旁边的平面中，法兰01在这两个永磁区域旁边没有被磁化，即为磁中性的。第二磁场传感器12和第四磁场传感器14共同位于在两个永磁区域04，05之间的平面中，法兰01在这两个永磁区域之间没有被磁化。第一磁场传感器11和第二磁场传感器12关于轴线03与第三磁场传感器13和第四磁场传感器14对置地安置。第一磁场传感器11和第四磁场传感器14分别与第二磁场传感器12和第三磁场传感器13相反地极化。

图6示出根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第二实施方式。该第二实施方式与图5所示的实施方式的区别仅仅在于磁场传感器的数量和布置。该第二实施方式还包括第五磁场传感器15、第六磁场传感器16、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18。这些另外的磁场传感器15，16，17，18也分别用于单独测量通过永磁区域04，05的磁性以及通过力和/或力矩形成的磁场的径向方向分量。

八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18被安置在三个轴向上间隔的平面中，其中八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18中没有一者与其中一个永磁区域04，05共同位于一个平面中。而是，磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18位于法兰01是磁中性的轴向位置上。第一磁场传感器11和第五磁场传感器15轴向地位于两个永磁区域04，05旁边的平面中，在此处法兰01没有被磁化。在相反的轴向端部处，第三磁场传感器13和第四磁场传感器14轴向地位于两个永磁区域04，05旁边的平面中，在此处法兰01没有被磁化。第二磁场传感器12、第六磁场传感器16、第七磁场传感器17和第八磁场传感器18共同位于在两个永磁区域04，05之间的平面中，法兰01在这两个永磁区域之间没有被磁化。第一磁场传感器11第二磁场传感器12、第三磁场传感器13和第七磁场传感器17关于轴线03与第四磁场传感器14、第五磁场传感器15、第六磁场传感器16和第八磁场传感器18对置地安置。第一磁场传感器11、第三磁场传感器13、第六磁场传感器16和第八磁场传感器18分别与第二磁场传感器12、第四磁场传感器14、第五磁场传感器15和第七磁场传感器17相反地极化。第二磁场传感器12和第七磁场传感器17位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。第六磁场传感器16和第八磁场传感器18位于大致相同的位置上；例如在板件(未示出)的正面和背面。

图7示出根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第三实施方式。该第三实施方式与图5所示的实施方式的区别仅仅在于磁性区域的极性和数量以及磁场传感器的布置。该第三实施方式具有第三磁性区域06，其中轴向中部的第二永磁区域05的永磁性的极性被定向为与两个轴向外部的永磁区域04，06(即，第一永磁区域04和第三永磁区域06)的永磁性的极性相反，也就是说，它们具有相反的旋转方向。三个永磁区域04，05，06位于三个轴向间隔的平面中。

四个磁场传感器11，12，13，14被安置在三个轴向上间隔的平面中，其中四个磁场传感器11，12，13，14中没有一者与其中一个永磁区域04，05，06共同位于一个平面中。取而代之地是，磁场传感器11，12，13，14位于法兰01是磁中性的轴向位置上。第一磁场传感器11轴向地位于在三个永磁区域04，05，06旁边的平面中，法兰01在这三个永磁区域旁边的区域中没有被磁化。在相反的轴向端部处，第三磁场传感器13轴向地位于三个永磁区域04，05，06旁边的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第二磁场传感器12轴向地位于在轴向外部的第一永磁区域04和轴向中部的第二永磁区域05之间的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第四磁场传感器14轴向地位于在轴向外部的第三永磁区域06和轴向中部的第二永磁区域05之间的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第一磁场传感器11和第二磁场传感器12关于轴线03与第三磁场传感器13和第四磁场传感器14对置地安置。第一磁场传感器11和第三磁场传感器13分别与第二磁场传感器12和第四磁场传感器14相反地极化。

图8示出根据本发明的装置的第二组优选实施方式的第四实施方式。该第四实施方式与图6所示的实施方式的区别仅仅在于磁性区域的数量和极性。第三实施方式具有第三磁性区域06，其中轴向中部的第二永磁区域05的永磁性的极性被定向为与两个轴向外部的永磁区域04，06(即，第一永磁区域04和第三永磁区域06)的永磁性的极性相反，也就是说，它们具有相反的旋转方向。三个永磁区域04，05，06位于三个轴向间隔的平面中。

八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18被安置在三个轴向上间隔的平面中，其中八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18中没有一者与其中一个永磁区域04，05，06共同位于一个平面中。而是，这八个磁场传感器11，12，13，14，15，16，17，18位于法兰01是磁中性的轴向位置上。第一磁场传感器11和第五磁场传感器15轴向地位于在三个永磁区域04，05，06旁边的平面中，法兰01在此处没有被磁化。在相反的轴向端部处，第三磁场传感器13和第四磁场传感器14轴向地位于三个永磁区域04，05，06旁边的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第二磁场传感器12和第六磁场传感器16轴向地位于在轴向外部的第一永磁区域04和轴向中部的第二永磁区域05之间的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第七磁场传感器17和第八磁场传感器18轴向地位于在轴向外部的第三永磁区域06和轴向中部的第二永磁区域05之间的平面中，法兰01在此处没有被磁化。第一磁场传感器11、第二磁场传感器12、第三磁场传感器13和第七磁场传感器17关于轴线03与第四磁场传感器15和第五磁场传感器15、第六磁场传感器16和第八磁场传感器18对置地被安置。第一磁场传感器11、第四磁场传感器14、第六磁场传感器16和第七磁场传感器17分别与第二磁场传感器12、第三磁场传感器13、第五磁场传感器15和第八磁场传感器18相反地极化。

附图标记列表

01法兰

02基体

03轴线

04第一永磁区域

05第二永磁区域

06第三永磁区域

07–

08–

09–

11第一磁场传感器

12第二磁场传感器

13第三磁场传感器

14第四磁场传感器

15第五磁场传感器

16第六磁场传感器

17第七磁场传感器

18第八磁场传感器