In der Fig. 1 ist mit 10 ein Stator bezeichnet, der von einem Rotor 11 umgeben ist. Zwischen Stator 10 und Rotor 11 befindet sich ein Luftspalt 12, der möglichst klein sein soll und in der Praxis etwa 0,5 mm beträgt. Der Stator 10 und der Rotor 11 bestehen aus einem magnetisch leitendem Material mit hoher Permeabilität und geringer magnetischer Hysterese. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Weicheisen handeln. Der Stator 10 weist ferner zwei diametral gegenüberliegende schlitzartige Luftspalte 14, 15 auf, wobei sich mindestens im Luftspalt 15 mindestens ein Hallelement 16 befindet, mit dem die Relativbewegung des Rotors 11 gegenüber dem Stator 10 bestimmt wird. Statt eines Hallelements kann auch jedes andere magnetfeldempfindliche Bauteil, wie zum Beispiel Feldplatte, Magnettransistor, magnetoresistives Element etc. verwendet werden. Wichtig hierbei ist aber, daß das magnetfeldempfindliche Bauteil eine möglichst lineare Abhängigkeit seines Ausgangssignals von der magnetischen Induktion B aufweist. Der Stator 10 kann selbstverständlich auch nur mit einem Luftspalt 15 ausgebildet sein. Der zweite Luftspalt 14 ist nur notwendig, falls mit Hilfe eines zweiten magnetfeldempfindlichen Bauteils eine redundante oder meßfehlerkompensierende Messung durchgeführt werden soll.

Um ein Meßsignal mit Hilfe des Hallelements 16 erzeugen zu können, ist in der dem Stator 10 zugewandten Innenwand des Rotors 11 ein erster (21) und ein zweiter (22) Ringmagnet eingelassen. Der erste Ringmagnet 21 bildet ein Winkelsegment von zirka 240°, während der zweite Ringmagnet 22 ein Winkelsegment von 120° bildet, so daß die beiden Ringmagnete 21, 22, einen geschlossenen Kreis bilden. Wichtig ist hierbei, daß der erste Ringmagnet 21 einen Winkelbereich von größer 180° aufweist und der zweite Ringmagnet 22 einen auf den Winkel von 360° ergänzenden Winkelbereich erfaßt. Die magnetische Polarisierung der beiden Ringmagnete 21, 22 ist je radial und gegensinnig ausgerichtet, was bedeutet, daß zum Beispiel beim ersten Ringmagneten 21, wie in der Fig. 1 eingezeichnet, der magnetische Nordpol sich an der Innenwand des Rotors 11 befindet, während beim zweiten Ringmagneten 22 der magnetische Südpol sich an der Innenwand des Rotors 11 befindet. Als Ringmagnete 21, 22 können im Handel übliche Permanentmagnete verwendet werden. Auch können die Ringmagnete vor ihrem Einbau entsprechend aufmagnetisiert werden. Vorteilhaft ist es aber, wenn der Permanentmagnet beziehungsweise der Magnetwerkstoff in eine Kunststoffmasse eingebunden ist. Hierbei kann der Magnetwerkstoff im Spritzverfahren realisiert werden. Dadurch ist eine hohe Maßgenauigkeit und eine kostengünstige Herstellung der Ringmagnete 21, 22 möglich. Zu dem können im Kunststoffspritzverfahren die Ringmagnete direkt in Ausnehmungen des Rotors eingespritzt werden. Als Magnetwerkstoff kann z. B. SmCo&sub5;, Sm&sub2;Co&sub1;&sub7;, NdFeB, AlNiCo oder Feritte als Magnetwerkstoff eingesetzt werden.

Aufgrund der Ringmagnete 21, 22 wird ein magnetischer Fluß 25 im Rotor 11 und im Stator 10 bewirkt. Die magnetischen Feldlinien dieses magnetischen Flusses 25 verlaufen hierbei vom magnetischen Nordpol des ersten Ringmagneten 21 durch den Rotor 11 zum Südpol des zweiten Ringmagneten 22 beziehungsweise vom Nordpol des zweiten Ringmagneten 22 über den Luftspalt 12 zum Südpol des ersten Ringmagneten 21. Der Weg des magnetischen Flusses 25 geht hierbei auch über das im Luftspalt 15 angeordnete Hallelement 16. Bewegt sich der Rotor 11 relativ zum Stator 10, so nimmt je nach Drehrichtung der magnetische Fluß 25 durch das Hallelement 16 zu oder ab. Diese Änderung der Stärke des magnetischen Flusses 25 ist hierbei linear zum Drehwinkel des Rotors 11 gegenüber dem Stator 10, da aufgrund der homogenen radialen Magnetisierung der beiden Ringmagnete 21, 22 ein konstanter Flußzuwachs (Induktion B) bzw. eine konstante Flußabnahme pro Winkeleinheit entsteht. In bekannter Weise erzeugt die magnetische Induktion B im Hallelement 16 ein elektrisches Ausgangssignal, das linear zum Drehwinkel verläuft. Selbstverständlich wäre es auch bei der Ausführung nach der Fig. 1 grundsätzlich möglich, die Ausbildung des Rotors und des Stators untereinander zu vertauschen.

Bei der Ausbildung nach der Fig. 2 ist der Rotor 11a im Innern des Stators 10a angeordnet. Der Stator 10a ist hierbei als Ring ausgebildet und weist wiederum die beiden schlitzartigen Luftspalte 14, 15 auf. Der Rotor 11a ist mit einer Welle 40 verbunden, deren Drehbewegung bestimmt werden soll, und ragt in das Innere des Stators 10a, wobei sich zwischen Rotor 11a und Stator 10a wieder der kleine Luftspalt 12 befindet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist nur der erste Ringmagnet 21 vorhanden. Seine Ausbildung entspricht der nach der Fig. 1. Der zweite Ringmagnet 22 beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 fehlt hier. Statt dessen ist der Bereich zwischen den Enden des Ringmagneten 21 mit magnetisch leitendem Material des Rotors 11a ausgefüllt. Der Ringmagnet 21 ist somit beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 in eine Ausnehmung 41 der Außenwand des Stators 11a eingesetzt. Die Funktionsweise entspricht der der Meßeinrichtung nach der Fig. 1. Bei der Drehbewegung des Rotors relativ zum Stator wird die magnetische Induktion B im Bereich des Hallelements 16 verändert und somit ein Meßsignal erzeugt. Der magnetische Fluß 25 verläuft hierbei vom Nordpol des Ringmagneten 21 über den Luftspalt 12, durch den Stator 10a zurück über den Luftspalt 12 und den Rotor 11a zum Südpol des Ringmagneten 21.

In den Fig. 3 bis 8 sind weitere Abwandlungen der Ausführungsbeispiele dargestellt. Wesentlich ist bei diesen Ausführungen, daß keiner der Luftspalte zwischen den Abschnitten des Stators während der Drehbewegung des Rotors innerhalb des Meßbereichs eine Diskontinuitätsstelle der Magneten des Rotors, d. h. eine Übergangsstelle von einem Magneten zum anderen Magneten mit entgegengesetzter Polarität bzw. vom Magneten zum Bereich aus magnetisch leitendem Material des Rotors überstreicht. Durch diese Ausbildung kann der lineare Verlauf der Meßkurve über den gesamten Meßbereich verbessert werden und weist vor allem im Bereich von 90° Grad bis 110° Grad noch einen nahezu linearen Verlauf auf. In der Fig. 3 ist eine Ausbildung mit einem in drei Abschnitte 51, 52, 53 aufgeteilten Stator 10c dargestellt. Jeder der drei Abschnitte 51, 52, 53 hat einen Winkelbereich von ca. 120° Grad und zwischen den einzelnen Abschnitten 51, 52, 53 befindet sich je ein Luftspalt 54, 55, 56. Der Rotor 11c entspricht der Ausbildung nach Fig. 1. Befinden sich Stator 10c und der Rotor 11c in Ausgangsstellung, so befindet sich der Luftspalt 55 in dem der Hallsensor 16 angeordnet ist in der Mitte des ca. 240° Grad aufweisenden Ringmagneten 21. Die beiden anderen Luftspalte 54, 56 sind aufgrund des ca. 120° Grad aufweisenden Abstands vom Luftspalt 55 im Übergangsbereich des Ringmagneten 21 zum Ringmagneten 22 ausgebildet. Dabei überstreicht weder der Luftspalt 54 noch der Luftspalt 56 bei einer Drehbewegung von 120° Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn, also bei einer Messung keine Diskontinuitätsstelle, d. h. keine Übergangsstelle von einem Ringmagneten zum anderen Ringmagneten.

Während in der Fig. 3 der Rotor 11c den Stator 10c umgreift, sind in der Fig. 4 Rotor und Stator vertauscht, was bedeutet, daß in der Fig. 4 der Stator 10d den Rotor 11d umgreift.

In der Ausführung nach der Fig. 5 ist der zweite Ringmagnet 22 durch einen Bereich aus magnetisch leitendem Material ersetzt. Die Ausbildung des Stators 10e, insbesondere der Abschnitte und der Luftspalte entspricht der nach der Fig. 3. In analoger Weise, wie von der Fig. 3 zu der Fig. 4, ist die Fig. 6 gegenüber der Fig. 5 abgewandelt. In der Fig. 6 umgreift bei sonst gleicher Ausgestaltung wie in der Fig. 5, der Stator 10f den Rotor 11f.

Will man nur mit einem einzigen Hallelement arbeiten, so kann im Stator auch nur ein Luftspalt realisiert sein. Dadurch lassen sich grundsätzlich alle durch weitere Luftspalte auftretende Meßkurvenverfälschungen vermeiden. Der Ausgangspunkt der Messung ist ferner im Bereich des ca. 270° Grad umfassenden Winkelbereichs des Ringmagneten 21 wählbar, wobei für einen geringen Temperaturgang des Hallsensors vorteilhaft der Nullpunkt des Winkelbereichs mit dem Nullpunkt der magnetischen Induktion zusammengelegt wird, wie in der Fig. 10 dargestellt.

In der Fig. 8 umgreift der Stator 10g den Rotor 11g. Ferner weist der Stator 10g zwei Luftspalte 61, 62 auf, wobei der Abstand zwischen den Luftspalten 61, 62 120° Grad beträgt. In Ausgangsstellung ist der erste Luftspalt 61 in der Mitte des Ringmagneten 21 angeordnet, während der zweite Luftspalt 62 sich im Übergangsbereich zwischen den beiden Magneten 21, 22 befindet. In der Fig. 8 z. B. ist in beiden Luftspalten 61, 62 je ein Hallelement 16 angeordnet, um die erwähnte redundante oder meßfehlerkompensierende Messung durchführen zu können. Hierbei nimmt die Induktion B im Hallelement 16 im Luftspalt 61 kontinuierlich zu, während die Induktion B gleichzeitig im Hallelement 16 im Luftspalt 62 kontinuierlich abnimmt. Die Meßwerte werden dann in einer bekannten, hier nicht dargestellten elektrischen Schaltung ausgewertet.

Ferner könnte in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 3, 4, 7, 8 der Ringmagnet 22 bzw. der Ringmagnet 21 durch Luft ersetzt werden, so daß sich, wie in der Fig. 9 gezeigt, in diesem Bereich ein verbreiteter Luftspalt 65 ergeben würde.

In der Fig. 10 ist nun der Verlauf der Änderung der Induktion B über den Drehwinkel α bei einer im Abschnitt Stand der Technik beschriebenen Meßvorrichtung dargestellt (Kurve a). Dabei beträgt der lineare Bereich der Kennlinie ca ± 75°. Soll damit linear bei einem Meßbereich von 100° gemessen werden, so kann dieser bestenfalls von - 25° bis + 75° erfolgen. Damit liegt aber der Bereich höchster Meßgenauigkeit, nämlich bei B = 0, mitten im Meßbereich.

Dagegen ergibt sich bei einer Anordnung gemäß der Erfindung ein linearer Bereich der Kennlinie von größer 90° (als Beispiel Kurve b in Fig. 10 mit ca. ± 110°). Damit ergibt sich gemäß der Erfindung die Möglichkeit, bei einem gewünschten linearen Meßbereich von 100° den Bereich mit höchster Meßgenauigkeit, nämlich bei B = 0 in den Winkelnullpunkt zu legen und somit die gewünschte hohe Genauigkeit im Winkelnullpunkt zu erreichen.

Statt der in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 9 dargestellten, übereinander angeordneten Stator und Rotor könnten Stator und Rotor auch als Scheiben nebeneinander ausgebildet sein. In der schematischen Darstellung in der Fig. 11 ist ein scheibenförmiger Rotor 11b an einer Welle 40b befestigt. In der Stirnseite des Rotors 11b sind die beiden Ringmagnete eingelassen, wobei in der Fig. 11 aufgrund des Schnittes nur der Ringmagnet 21b sichtbar ist. Mit einem Luftspalt 12b steht dem Rotor 11b der Stator 10b gegenüber. Es sind Schlitze 14b und 15b im Stator 10b vorhanden, wobei im Schlitz 15b ein Hallelement 16b zur Signalerzeugung angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel korrespondiert zur Ausbildung nach der Fig. 1. Entsprechend könnte auch die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2 bis 9 umgestaltet werden.