线圈组件和相应的测量组件制造技术

本发明专利技术涉及一种线圈组件(1)，具有线圈绕组和多层的印刷电路板(3)，其中线圈绕组具有多个回路，这些回路布置在印刷电路板(3)的不同层(LS1，LS2)中并且形成主磁场(Hz)，该主磁场(Hz)具有垂直于印刷电路板(3)的主平面(x‑y)的主测量方向(z)，并且其中布置在不同层(LS1，LS2)中的回路通过至少一个通孔(D1，D2，D3，D4)彼此电连接。在此，印刷电路板(3)具有至少四个通孔(D1，D2，D3，D4)或四的整数倍个通孔(D1，D2，D3，D4)，这些通孔在线圈绕组的回路之间形成相等数量的向下电流路径(V1)和向上电流路径(V2，V4)，其中具有相同的电流路径方向的两个通孔(D1，D3；D2，D4)相对于共同镜像点(S)点对称地布置，使得在印刷电路板(3)的垂直于主平面(x‑y)的次平面((x‑z)，(y‑z))中形成的磁回路(Hy1，Hy2，Hx1，Hx2)具有相反的方向并且相互补偿。

Coil assemblies and corresponding measurement assemblies

The invention relates to a coil assembly (1), which has a coil winding and a multi-layer printed circuit board (3), in which the coil winding has multiple loops arranged in different layers of the printed circuit board (3) (LS1, LS2) and forms a main magnetic field (Hz), which has the main measuring direction (z) perpendicular to the main plane (x_y) of the printed circuit board (3), and is arranged in different layers (LS1, LS2). The loops in LS2 are electrically connected to each other through at least one through hole (D1, D2, D3, D4). Here, the printed circuit board (3) has at least four through holes (D1, D2, D3, D4) or four integer multiple through holes (D1, D2, D3, D4). These through holes form an equal number of downward current paths (V1) and upward current paths (V2, V4) between the loops of the coil winding, in which two through holes (D1, D3, D2, D4) with the same current path direction are symmetrically relative to the common mirror point (S). Arrangement makes the magnetic circuit (Hy1, Hy2, Hx1, Hx2) formed in the sub-plane (x_z), (y_z) perpendicular to the main plane (x_y) of the printed circuit board (3) have opposite directions and compensate each other.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线圈组件和相应的测量组件
本专利技术涉及根据独立权利要求1的线圈组件和根据独立权利要求13的具有这种线圈组件的测量组件。
技术介绍
从现有技术中已知用于通过谐振电路确定涡流传感器的测量线圈组件的一个或多个传感器线圈的电感的各种测量装置。根据单个线圈的电感使得易于推导出测量的旋转角度。通常，电感通过测量和积分LC振荡器电路的振荡频率来确定，其中振荡频率与电感有关。LC振荡器的频率测量可以简单地通过ASIC或微控制器实现。相应地，检测到的振荡频率也受到外部感应电压的影响，使得振荡频率不只取决于LC谐振条件而且还与电压感应的外部干扰信号的频率有关。通过将传感器线圈分成两部分并反转绕组方向，可以减少这种耦合。可是，通常通过该措施也会减小电感，然而这决定性地确定了线圈品质并因此确定了频率稳定性。真正的线圈组件从不是完全平坦的并且具有几个区域，外部场可以在这些区域中感应电压。因此，当线圈组件内存在未补偿的干扰场时，面对干扰磁场在单层或双层线圈中可能具有显著的灵敏度，这通常由多层印刷电路板中的通孔的结构引起。通孔被用于线圈接触评估电路。如果线圈组件在两个端子处不具有相同的阻抗并且如果在线圈组件后面布置接地面，则可能发生由电场引起的显著信号耦合。还存在主测量方向上降低对于均匀外部场的灵敏度的方法，其基于涡电流是近场的局部效应，而干扰场可以被认为是均匀的远场。例如，DE102008012922A1公开了一种具有定子、转子和评估电路的感应平面组建的角度传感器，其中定子包括至少一个激励元件和至少一个接收元件。激励元件被构造为具有第一外部绕组和与其隔开布置的反向旋转的第二绕组的线圈。由此，激励元件具有两个线圈，当施加电压时，其产生相反的电磁场。根据场强的要求，可以在电路板的不同层布置多个并联绕组，其中绕组的端部通过通孔彼此电连接。
技术实现思路
具有独立权利要求1的特征的线圈组件和具有独立权利要求13的特征的测量组件具有的优点是，至少可以减少外部磁干扰源的耦合效应，并且理想情况下可以完全避免外部磁干扰源的耦合效应。由于通孔的成对的点对称性，所有在次平面中的干扰场指向相反方向并且因此相互补偿。这既适用于与主方向正交的两个方向，并且根据叠加原理也适用于主平面中的每个其他方向。例如，本专利技术的实施例可以用于具有多层印刷电路板的角度传感器或线性传感器。理论上，可以使结构被构造成完全不受在垂直于主平面的次平面中产生的所有均匀磁场影响，以及不受在主平面外建立的电场的影响。这排除了实际检测方向或主方向，该处发生耦合以实现测量原理。本专利技术的实施例提供了一种具有线圈绕组和多层印刷电路板的线圈组件。线圈绕组具有多个回路，这些回路布置在印刷电路板的不同层中并且形成主磁场，主磁场具有垂直于印刷电路板的主平面的主测量方向。布置在不同层中的回路通过至少一个通孔彼此电连接。为了补偿磁干扰场，印刷电路板具有至少四个通孔或四的整数倍个通孔，这些通孔在线圈绕组的回路之间形成相同数量的向下电流路径和向上电流路径。具有相同电流路径方向的两个通孔相对于共同镜像点分别点对称地布置，使得在印刷电路板的垂直于主平面的次平面上形成的磁干扰场具有相反的方向并且相互补偿。此外，提出了一种测量组件，具有放大器和谐振电路，该谐振电路包括至少一个电容和测量线圈组件，该测量线圈组件被实现为根据本专利技术的线圈组件。在此，放大器的输出信号作为测量信号表示测量线圈组件的电感和/或电感变化。通过在从属权利要求中列举的措施和改进使得在独立权利要求1的线圈组件的有利改进和在独立权利要求1中提出的带有这种线圈组件的测量组件是可能的。特别有利的是，至少四个通孔可以沿共同的直线布置。另外，在一个特别有利的实施例中，沿共同直线布置的通孔可以尽可能的彼此之间具有最小距离，从而可以减小不均匀干扰场的影响。原则上，具有相同的电流路径方向的两个通孔可以以任意一点镜像。在线圈组件的另一有利实施例中，成对的点对称布置的通孔可以以线圈组件的重心作为镜像点而镜像，该镜像点可以通过成对的点对称布置的通孔的连接线之间的共同交点而被预先确定。另外，两条连接线之间的角度可以具有0到360°之间的任意值。在线圈组件的另一有利实施例中，线圈绕组可以将设置为向下电流路径的一个通孔与设置为向上电流通路的一个通孔电连接，并且将设置为向上电流路径的一个通孔与设置为向下电流路径的一个通孔电连接。为了闭合线圈绕组，对于每个设置为向下电流路径的通孔存在一个设置为向上电流通路的通孔。在此，由设置为向下电流路径的第一通孔和设置为向上电流路径的第二通孔构成的对通过由设置为向下电流路径的第一通孔和设置为向上电流路径的第二通孔构成的类似对补偿，该类似对在任意点处镜像。此外，至少一个第一回路、至少一个第二回路、至少一个第三回路和至少一个第四回路具有相同定向，该至少一个第一回路在印刷电路板的第一层将设置为向下电流路径的第一通孔与一个设置为向上电流路径的第二通孔电相连，该至少一个第二回路在印刷电路板的第二层将设置为向下电流路径的第二通孔与设置为向上电流路径的第三通孔电相连，该至少一个第三回路在印刷电路板的第一层将设置为向下电流路径的第三通孔与设置为向上电流路径的第四通孔电连接，该至少一个第四回路在印刷电路板的第二层将设置为向上电流路径的第四通孔与设置为向下电流路径的第一通孔电连接。在线圈组件的另一有利改进中，在设置为向下电流路径的通孔和设置为向上电流路径的通孔之间的电连接和/或在设置为向上电流路径的通孔和设置为向下电流路径的通孔之间的电连接具有任意数量的回路，其中回路与设置为向上电流路径的通孔的连接线没有交点，以遵守拓扑学。在线圈组件的另一有利实施例中，印刷电路板可以有带有四个连接触点的连接端子，其相对于共同镜像点分别成对地点对称地布置，其中两个连接触点形成为向下电流路径，两个连接触点形成为向上电流路径。这里，设置为向下电流路径的第一连接触点和设置为向上电流路径的第二连接触点可以被设置为第三层中的线圈连接，并且设置为向下电流路径的第三连接触点和设置为向上电流路径的第四连接触点可以设置为补偿触点。通过两个补偿触点的回路在磁干扰场中产生相反极性的电压，其可以补偿在线圈端子处通过相同的干扰磁场的感应电压。此外，第一连接触点和第二连接触点可以环入并中断两个通孔之间的第一连接。在这种情况下，第三连接触点和第四连接触点可以环入并且中断在两个通孔之间的相对于共同镜像点的镜像的连接，其中第三层中的第三连接触点和第四连接触点可以彼此电连接。在线圈组件的另一有利实施例中，连接端子可以具有四个附加通孔，其形成连接触点。为了简化设计并减少通孔的数量，连接端子可以仅有两个附加通孔，其中线圈绕组的一个附加通孔和一个通孔可以形成一个连接触点，并且线圈绕组的一个附加通孔和一个通孔可以形成一个补偿触点。在测量组件的有利实施例中，谐振电路可以构造为带有两个电容的Pi-LC网络，测量线圈组件可以布置在两个电容之间。使其可以简单且成本有效的实现，因为相应的转换电路已被大量生产。在测量组件的另一有利实施例中，放大器可以构造为简单的逻辑逆变器，逆变器的输入可以连接到谐振电路的第一侧，并且逆变器的反相输出输出测量信号，该测量信号可以通过欧姆电阻反馈到谐振电路的第二侧。备选地，放大器可以构造为差分放大器，差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线圈组件(1，1A，1B，IC)，具有线圈绕组和多层的印刷电路板(3)，其中所述线圈绕组具有多个回路(SL，S2，S3，S4)，所述回路布置在所述印刷电路板(3)的不同层(LS1，LS2)中并且形成主磁场(Hz)，所述主磁场(Hz)具有垂直于所述印刷电路板(3)的主平面(x‑y)的主方向(z)，并且其中布置在不同层(LS1，LS2)中的所述回路(S1，S2，S3，S4)通过至少一个通孔(D1，D2，D3，D4)彼此电连接，其特征在于，所述印刷电路板(3)具有至少四个通孔(D1，D2，D3，D4)或四的整数倍个通孔(D1，D2，D3，D4)，所述通孔在所述线圈绕组的所述回路(S1，S2，S3，S4)之间形成相等数目的向下电流路径(V1，V3)和向上电流路径(V2，V4)，其中具有相同的电流路径方向的两个通孔(D1，D3；D2，D4)相对于共同镜像点(S)分别点对称地布置，使得在所述印刷电路板(3)的垂直于所述主平面(x‑y)的次平面((x‑z)，(y‑z))中形成的磁回路(Hyl，Hy2，Hx1，Hx2)具有相反的方向并且相互补偿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 DE 102016211981.81.一种线圈组件(1，1A，1B，IC)，具有线圈绕组和多层的印刷电路板(3)，其中所述线圈绕组具有多个回路(SL，S2，S3，S4)，所述回路布置在所述印刷电路板(3)的不同层(LS1，LS2)中并且形成主磁场(Hz)，所述主磁场(Hz)具有垂直于所述印刷电路板(3)的主平面(x-y)的主方向(z)，并且其中布置在不同层(LS1，LS2)中的所述回路(S1，S2，S3，S4)通过至少一个通孔(D1，D2，D3，D4)彼此电连接，其特征在于，所述印刷电路板(3)具有至少四个通孔(D1，D2，D3，D4)或四的整数倍个通孔(D1，D2，D3，D4)，所述通孔在所述线圈绕组的所述回路(S1，S2，S3，S4)之间形成相等数目的向下电流路径(V1，V3)和向上电流路径(V2，V4)，其中具有相同的电流路径方向的两个通孔(D1，D3；D2，D4)相对于共同镜像点(S)分别点对称地布置，使得在所述印刷电路板(3)的垂直于所述主平面(x-y)的次平面((x-z)，(y-z))中形成的磁回路(Hyl，Hy2，Hx1，Hx2)具有相反的方向并且相互补偿。2.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述至少四个通孔(D1，D2，D3，D4)沿共同的直线布置。3.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，成对的点对称布置的所述通孔(D1，D3；D2，D4)以所述线圈组件的重心为镜像点(S)而镜像，所述镜像点通过成对的点对称布置的所述通孔(D1，D3；D2，D4)的连接线(A13，A24)之间的共同交点而被预设。4.根据权利要求3所述的线圈组件，其特征在于，两条连接线(A13，A24)之间的角度(α)具有0°与360°之间的任意值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈绕组分别将设置为向下电流路径(V1，V3)的一个通孔(D1，D3)和设置为向上电流路径(V2，V4)的一个通孔(D2，D4)电连接，并且将设置为向上电流通路(V2，V4)的一个通孔(D2，D4)和设置为向下电流路径(V1，V3)的一个通孔(D1，D3)电连接。6.根据权利要求5所述的线圈组件，其特征在于，至少一个第一回路(S1)、至少一个第二回路(S2)、至少一个第三回路(S3)和至少一个第四回路(S4)具有相同定向，所述至少一个第一回路(S1)在所述印刷电路板(3)的第一层(LS1)中将设置为向下电流路径(V1)的第一通孔(D1)与设置为向上电流路径(V2)的第二通孔(D2)电连接，所述至少一个第二回路(S2)在所述印刷电路板(3)的第二层(LS2)中将设置为向上电流路径(V2)的第二通孔(D2)与设置为向下电流路径(V3)的第三通孔(D3)电连接，所述至少一个第三回路(S3)在所述印刷电路板(3)的第一层(LS1)中将设置为向下电流路径(V3)的第三通孔(D3)与设置为向上电流路径(V4)的第四通孔(D4)电连接，所述至少一个第四回路(S4)在所述印刷电路板(3)的第二层(LS2)中将设置为向上电流路径(V4)的第四通孔(D4)与设置为向下电流路径(V1)的第一通孔(D1)电连接。7.根据权利要求6所述的线圈组件，其特征在于，在设置为向下电流路径(V1，V3)的通孔(D1，D3)和设置为向上电流路径(V2，V4)的通孔(D2，D4)之间的电连接和/或设置为向上电流路径(V1，V3)的通孔(D1，D3)和设置为向下电流路径(V2，V...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·布克，A·默茨，O·克勒尔，S·莱迪克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE