[发明专利]线圈组件和相应的测量组件

说明书

本发明涉及一种线圈组件(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。

技术领域

本发明涉及线圈组件和具有这种线圈组件的测量组件。

背景技术

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，DE 10 2008 012 922A1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。

发明内容

根据本发明的线圈组件和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，本发明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。

本发明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。