KR100421305B1

KR100421305B1 - 감겨진검출코일을가지는버빈상에형성된박막선형전도체섹션을포함하는여기코일을구비한자기센서

Info

Publication number: KR100421305B1
Application number: KR10-1998-0029997A
Authority: KR
Inventors: 노리미쯔 호시; 나오유끼 사또
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-07-25
Publication date: 2004-04-17
Also published as: KR19990014181A; EP0893699B1; EP0893699A1; DE69803014T2; DE69803014D1; US6181130B1

Abstract

자기 센서는 환형 그루브, 및 상기 그루브에 수용된 환형 인덕터가 제공된 하나의 표면을 가지는 버빈을 포함한다. 환형 인덕터는 환형 코어 및 상기 환형 코어에 감겨진 여기 코일을 포함한다. 여기 코일은 소정 각도의 간격을 가지며 버빈의 한 표면과 환형 그루브의 내부측 및 하부 표면상에서 방사 방향으로 각각 연장하는 다수의 박막 선형 전도체의 전도체 패턴, 상기 그루브에 수용된 환형 코어, 및 다수의 접속 와이어를 포함하고, 상기 각각의 접속 와이어는 환형 그루브상에서 교락되고 코어는 박막 선형 전도체중 하나의 내부 단부 및 박막 선형 전도체중 다음의 인접한 전도체의 외부 단부와 상호접속한다. 전도체 패턴 및 접속 와이어는 환형 코어에 감겨진 여기 코일로서 환형 코어에 접속된다. 그래서, 환형 전도체는 환형 그루브에 형성된다. 접속 와이어는 프린팅 회로 보드상에서 전도체 패턴으로서 형성된다. 다른 실시예에서, 환형 전도체는 프린팅 회로 보드에 형성되고, 환형 인덕터는 프린팅 회로 보드를 버빈과 결합함으로써 전도체 패턴없이 버빈의 그루브에 수용된다.

Description

감겨진 검출 코일을 가지는 버빈상에 형성된 박막 선형 전도체 섹션을 포함하는 여기 코일을 구비한 자기 센서{MAGNETIC SENSOR HAVING EXCITATION COIL INCLUDING THIN-FILM LINEAR CONDUCTOR SECTIONS FORMED ON BOBBIN WITH DETECTION COIL WOUND THEREON}

본 발명은 자동차, 배, 항공기, 가정용 전기 기구, 의료 기구등에서 발생되는 표유 자기장같은 약한 자기장을 검출하기 위한 자기 센서에 관한 것이다.

통상적인 자기 센서는 버빈에 감겨진 적어도 하나의 검출 코일을 가지는 버빈에 수용된 환형 인덕터를 포함한다. 환형 인덕터는 여기 코일같은 환형 코일이 감겨진 링 모양 코어 케이스에 포함된 링형 또는 환형 코어를 포함한다.

자기 센서는 트랜스포머이다. 일차 전압으로서 여기 AC 전압이 여기 코일에 인가될 때, AC 자속이 환형 코어에 흐르도록 유도된다. 그러므로, 출력 전압으로서의 이차 전압은 검출 코일에 유도된다. 부유 자기장이 환형 코어에 인가될 때, 환형 코어로 흐르는 AC 자속은 부유 자기장에 의해 영향을 받아 변화한다. 결과적으로, 출력 전압은 진폭이 변화된다. 즉, 출력 전압은 부유 자기장에 의해 진폭 변조된다. 그러므로, 부유 자기장은 출력 전압의 진폭 변화로부터 검출될 수 있다.

상기된 자기 센서의 제조는 여기 코일 및 적어도 하나의 검출 코일을 형성하기 위한 성가스러운 와인딩 작업을 요구한다. 특히, 여기 코일에 대한 와인딩 작업에서, 와이어는 환형 여기 코일을 형성하기 위하여 환형 코어, 실제적으로 링 모양 코어 케이스상에 감겨져야 한다. 이런 와인딩 작업은 와이어가 몇십 내지 몇백 범위의 턴수만큼 코어 케이스에 감겨질때까지 링 모양 코어 케이스의 내부 보어를 통하여 반복적으로 통과되도록 만들어지기 때문에 매우 성가신일이다. 그래서, 상기 와인딩 작업은 오래 시간이 걸린다.

만약 환형 인덕터가 작은 크기를 가지면, 링 모양 코어 케이스의 내부 보어는 작은 직경을 가진다. 이런 경우, 링 모양 코어 케이스의 내부 보어를 통하여 와이어를 통과시키기 위한 와인딩 작업을 수행하는 것은 어렵다. 이것은 환형 인덕터의 소형화를 제한시킨다.

최근에, 비교적 얇은 환형 코어를 홀딩하는 적층된 프린팅 회로 보드를 사용하여 상업적인 소형 자기 센서로 이용하였다. 프린팅 회로 보드는 얇은 전도체 패턴으로서, 여기 코일 및 검출 코일 섹션을 가진다. 상기 섹션은 회로 보드의 관통 홀을 통하여 서로 연결되어 코일을 형성한다.

비록 프린팅 회로 형태의 공지된 자기 센서가 작은 크기로 형성될지라도, 신뢰성이 낮다. 왜냐하면 얇은 환형 코어는 프린팅 회로 보드에 인가된 목표되지 않은 외부 힘에 의해 발생된 프린팅 회로 보드의 기계적 스트레인에 의해 쉽게 변형 및/또는 파괴되기 때문이다.

프린팅 형태 자기 센서에서, 비교적 큰 축 크기를 가지는 벌크형 환형 코어를 사용하는 것은 불가능하다. 게다가, 환형 코어는 프린팅 회로 보드의 전도체 패턴을 납땜하기 위한 리플로이(reflowing) 동작동안 열에 의해 나쁜 영향을 받는다.

본 발명의 목적은 우수한 신뢰성을 가지며, 환형 코어가 외부 힘으로부터 보호되고 와인딩 작업은 여기 코일에 요구되지 않는 소형 자기 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비교적 큰 축 크기를 가지는 벌크형 환형 코어를 사용할 수 있는 구조를 가지는 자기 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 단순하고 구성요소 수가 감소되고, 제조가 쉬워서 비용이 적게드는 자기 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 납땜에 의해 전도체 패턴을 홀딩하는중에 열에 의해 자기 코어가 영향을 받지 않게 하여 높은 정밀도로 작은 자기장을 검출할 수 있는 고성능 자기 센서를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 자기 센서의 투시도.

도 2는 프린팅 회로 형태의 공지된 자기 센서의 투시도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기 센서의 투시도.

도 4는 도 3에 도시된 자기 센서의 버빈(bobbin) 케이스의 투시도.

도 5는 도 4와 유사하지만, 자기 코어가 버빈 케이스에 포함된 투시도.

도 6은 도 5의 라인 Ⅵ-Ⅵ을 따라 얻어진 섹션도.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기 센서 버빈을 도시하는 투시도.

도 8은 후면측으로부터 도시된 바와같은 도 7 버빈의 투시도.

도 9는 도 7의 버빈 일부분의 확대 평면도.

도 10은 검출 코일이 생략된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 센서의 분해 투시도.

도 11은 프린팅 회로 보드의 버빈 케이스 및 버빈 커버가 서로 결합된 도 10에 도시된 자기 센서의 투시도.

도 12는 도 11의 라인 12-12에 따라 얻어진 단면도.

도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자기 센서에 사용된 얇은 환형 코어를 가지는 프린팅 회로 보드의 버빈 커버 투시도.

도 14는 도 13의 라인 14-14에 따라 얻어진 버빈 커버의 단면도이지만 인버트 조건으로 가상 라인에 의해 부분적으로 도시된 버빈 케이스가 어셈블리되도록 도시된다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

31 : 절연체 버빈32, 33 : 제 1 및 제 2 검출 코일

41 : 전도 핀43 : 프레임 부재

45a, 45b, 45c, 45d, 45e : 전극 55 : 플라스틱 커버

본 발명에 따라, 버빈, 상기 버빈에 설치되고 환형 코어 및 상기 환형 코어에 감겨진 여기 환형 코일을 포함하는 환형 인덕터, 및 상기 버빈에 감겨진 적어도 하나의 검출 코일을 포함하는 자기 센서가 제공되고, 상기 버빈은 환형 인덕터를 수용하기 위한 환형 그루브를 가지는 버빈 케이스 및 환형 그루브를 커버하기 위한 버빈 케이스에 결합된 버빈 커버를 가지며, 버빈 케이스 및 버빈 커버중 하나는 전도체 패턴을 가지며, 전도체 패턴은 방사형 내부 단부 및 외부 단부를 가지도록 방사적으로 연장하고 서로 각도상으로 간격진 다수의 박막 선형 전도체를 포함하고, 환형 코어는 전도체 패턴상에 배치되고, 다수의 접속 전도체는 환형 코어의 내측으로부터 외측으로 환형 코어상에서 방사적으로 연장하고, 각각의 접속 전도체는 여기 코일이 전도체 패턴 및 접속 전도체로 형성되도록 박막 선형 전도체중 대응하는 전도체의 방사 내부 단부에 접속된 내부 단부 및 박막 선형 전도체중 인접한 전도체의 방사 외부 단부에 접속된 외부 단부를 가진다.

실시예에 따라, 전도체 패턴은 환형 그루브의 내측으로부터 외측으로 방사적으로 연장하도록 버빈 케이스상에 형성되고, 접속 전도체는 와이어이고, 버빈 커버는 접속 전도체, 환형 코어 및 전도체 패턴을 함께 커버하기 위하여 버빈 케이스상에 로드된 플라스틱 수지이다.

다른 실시예에 따라, 전도체 패턴은 환형 그루브의 내측으로부터 외측으로 방사적으로 연장하도록 버빈 케이스상에 형성되고, 버빈 커버는 다른 전도페 패턴이 형성되는 접속 전도체를 가지는 프린팅 회로 보드이다.

다른 실시예에 따라, 버빈 커버는 전도체 패턴을 가지는 프린팅 회로 보드이고, 접속 전도체는 접속 와이어이고, 환형 인덕터는 버빈 커버상에 고정되게 설치되고 버빈 케이스의 환형 그루브내에 수용된다.

본 발명의 보다 나은 이해를 위하여, 도면을 참조하여 통상적인 자기 센서에 대하여 우선 설명한다.

도 1을 참조하여, 통상적인 자기 센서는 절연체 케이스(11), 상기 케이스(11)에 수용된 환형 인덕터(12), 상기 케이스(11)에 감겨진 적어도 하나의 검출 코일(13)을 포함한다. 두 개의 코일은 부유 자기장의 X 및 Y 성분을 검출하기 위하여 서로 수직으로 제공된다.

케이스(11)는 하나 이상의 와이어가 검출 코일을 형성하기 위하여 케이스(11)상에 감겨지기 때문에 "버빈"으로서 불린다. 버빈(11)은 도면에 도시된 바와같이 상부 표면에 원형 함몰부 또는 환형 그루브(11a)를 가지는 직사각형 모양으로 형성된다. 그러므로, 버빈(11)은 케이스 모양으로 형성된다. 환형 인덕터(12)는 그루브(11a)에 포함되고, 만약 목표된다면 버빈 커버에 의해 커버된후, 검출 코일(13)이 버빈 커버(도시되지 않음)를 가지거나 가지지 않는 버빈상에 감겨진다. 이런 실시예에서, 하나 또는 X 방향 검출 코일(13)만이 도시된다.

환형 인덕터(12)는 높은 투자율 재료, 예를들어 퍼멀로이 및 비결정질의 자기 포일 적층으로 만들어진 링 모양 자기 코어 또는 환형 코어(도시되지 않음)를 포함한다. 환형 코어는 링 모양 코어 케이스(15)에 포함되고, 여기 코일(16)은 환형 방식으로 코어 케이스(15)에 감겨진다. 여기 코일(16)은 환형 인덕터(12)가 버빈(11)에 포함될 때 버빈(11)에서 뽑아낸 두 개의 리드 와이어(16a 및 16b)를 가진다.

자기 센서는 서론부에 기술된 문제를 가진다.

도 2를 참조하여, 프린팅 회로 보드를 사용하는 다른 공지된 자기 센서는 다층 구조로 적층된 4개의 프린팅 회로 보드(21), 및 두 개의 내부 프린팅 회로 보드 사이에 고정된 얇은 플레이트 환형 코어(22)를 포함한다. 내부 프린팅 회로 보드는 방사적으로 연장하는 선형 전도체(23)의 개별 전도체 패턴을 가진다. 두 개의 내부 프린팅 회로 보드상의 전도체(23)는 환형 코어(22) 주위에 환형 코일을 형성하기 위하여 관통홀(24)을 통하여 대응하는 전도체에 각각 하나씩 접속된다. 선형 전도체 섹션(23)에 의해 형성된 환형 코일은 여기 코일로서 사용한다.

두 개의 외부 프린팅 회로 보드는 직경 방향으로 연장하는 선형 전도체(25)의 개별 전도체 패턴을 가진다. 두 개의 외부 프린팅 회로 보드상의 전도체(25)는 관통 홀(26)을 통하여 검출 코일을 형성하기 위하여 대응하는 전도체에 각각 하나씩 접속된다.

여기 코일의 두 개의 리드 단자는 최상부 프린팅 회로 보드상의 관통 홀을 통하여 인도되고 도면에서 23a 및 23b로 도시된 바와같이 센서에서 밖으로 인출된다. 검출 코일의 두 개의 리드 단자는 도면에서 26a 및 26b에 도시된 바와같이 최상부 프린팅 회로 보드로부터 센서에서 밖으로 인출된다.

프린팅 형태 자기 센서는 서론부에 기술된 문제를 가진다.

도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예가 설명된다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기 센서는 사각형 프리즘모양의 절연체 버빈(31), 및 서로 수직, 즉 X 및 Y 화살표 방향으로 버빈(31) 둘레에 감겨진 제 1 및 제 2 검출 코일(32 및 33)을 포함한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여, 버빈(31)은 역 사다리꼴 섹션을 가지는 링 모양 또는 환형 그루브(31a)가 제공된 상부 표면을 가진다. 버빈(31)은 수지 몰딩 장치의 사용에 의해 에폭시 수지 또는 액정 중합체같은 플라스틱 수지 재료를 몰딩함으로써 형성된다.

실시예에서, 버빈은 13mm의 측면 및 2.5mm의 두께를 가진다. 도면에 도시된 환형 그루브(31a)는 원형 링 모양을 가진다. 그러나, 다각형 모양은 원형 링 모양 대신 환형 그루브로 적용될 수 있다.

버빈(31)의 상부 표면상 및 그루브(31a)를 가로질러, 방사적인 전도체 패턴(35)은 도면 4에 가장 잘 도시된 바와같이 서로 등각으로 간격지고 버빈(31)의 상부 표면 중심으로부터 외부 주변으로 방사적으로 연장하는 다수의 박막 선형 전도체 또는 선형 전도성 박막(각각은 35로 도시된다)을 포함한다.

실시예에서, 선형 전도 박막(35)의 전도체 패턴은 버빈상에 증착된 구리층, 무전극 도금에 의해 구리층에 형성된 니켈층, 및 니켈층상의 구리 도금층을 포함하고 미리 결정된 크기의 총 두께를 가진다. 선형 전도성 박막(35)은 0.1㎛의 동일한 폭을 가지며 주변에 0.3㎛의 피치로 증착된다. 각각의 필름(35)은 원형 그루브의 중심에 인접한 위치로부터 외측으로 그루브(31a)를 가로질러 방사적으로 연장하고 그루브(31a) 외측의 연장된 단부 부분을 가지는 그루브(31a)는 내부 단부 부분과 비교하여 1 피치씩 편향된다.

도 5 및 6에 도시된 바와같이, 링 모양 자기 코어 또는 환형 코어(36)는 비결정질 자기 플레이트 또는 포일, 비결정질 자기 와이어, 및 퍼멀로이 플레이트 또는 포일같은 높은 투자율 재료로 만들어지고, 버빈(31)의 그루브(31a)에 수용된다. 예를들어, 코어(36)는 15-30㎛의 두께를 가진다.

위에 증착된 전도체 패턴(35)을 가지는 그루브(31a)의 내부 표면상에, 레지스트(37)는 도 6에 도시된 바와같이 전도체 패턴(35)으로부터 높은 투자율 재료의 자기 코어(36)를 전기적으로 절연하기 위하여 제공된다. 레지스트(37) 대신, 절연 수지 재료는 그루브(31a)의 내부 표면상에 프린트된다. 선택적으로, 절연 표면 코팅을 가지는 코어(36)를 사용하는 것이 가능하다.

버빈(11)은 상부 표면상에 서있는 다수의 전도 핀(41)을 더 가진다. 특히, 3개의 핀(41)은 각각 버빈(31) 상부 표면의 3 모서리 근처에 배치된다. 이들 핀(41)은 감싸진 제 1 및 제 2 검출 코일(32)의 단부를 고정하기 위하여 사용한다.

게다가, 3개의 핀(41)은 버빈(31)의 상부 표면상 소정 위치에 도 4에 도시된 프레임 부재(43)를 배치하기 위하여 사용한다.

버빈(11)은 표면 장착용 전극(45a, 45b, 45c, 45d 및 45e)이 제공되는 4개의 외부측 표면을 가진다. 3개의 핀(41)은 일대일 대응으로 3개의 전극(45a, 45b 및 45c)에 접속된다. 나머지 두 개의 전극(45d 및 45e)은 각각 버빈(31)의 상부 표면상 선형 전도 박막(35)의 소정 박막 부분에 접속된다.

이들 전극(45a 내지 45e)은 구리층, 무전극 니켈 도금, 및 금 도금을 차례로 증착하고, 선택적으로 프린팅 납땜 페이스트에 의해 버빈(31)의 외측 표면상에 형성된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 선형 전도 박막 각각은 여기 코일같은 환형 코일을 형성하기 위하여 인접한 박막에 접속된다. 특히, 링 모양 그루브(31a)에 대해, 하나의 전도 필름(35)의 내부 단부 또는 내부 패드(35a)는 Al 와이어 또는 Au 와이어같은 리드 와이어(51)를 사용하여 와이어 본딩함으로써 인접한 전도 필름(35)의 외부 단부 또는 외부 패드(35b)에 접속된다. 도 5에서, 비록 리드 와이어(51)가 링 모양 그루브(31a)의 주변 전체에 배열될지라도 몇몇의 리드 와이어(51)만이 도시의 편리를 위하여 도시된다.

그래서, 여기 코일은 전도 필름(35) 및 하나씩 서로 접속된 리드 와이어(51)의 결합에 의해 형성된다. 여기 코일은 여기용 AC 전압이 여기 코일에 공급되는 단자 전극(45d 및 45e)을 가진다. 여기 AC 전압은 몇십 및 몇백 킬로헤르즈(kHz) 범위의 주파수를 가진다.

도 4에 도시된 바와같이, 프레임 부재(43)는 버빈(31)의 상부 표면 주변에 배열되고 버빈(31)의 상부 표면으로부터 위쪽으로 돌출한다. 리드 와이어(51)는 프레임 부재(43)의 상부 표면보다 약간 낮은 레벨에 놓인다. 프레임 부재(43)에 의해 둘러싸진 영역에서, 플라스틱 수지 재료(55)는 도 3에 도시된 바와같이, 그루브(31a)내 코어(36), 필름(35)의 전도체 패턴 및 와이어(51)의 커버를 형성하기 위하여 로드되거나 실행된다. 그래서, 플라스틱 커버(55)는 그루브(31a)의 소정 위치에 자기 코어(36)를 안정하게 고정하고 외부 힘에 의한 기계적 스트레인으로부터 자기 코어를 보호한다. 그러므로, 환형 코어(36)는 자기 센서의 오랜 사용동안 자기 특성을 유지할 수 있다.

실시예에서, 와이어 본딩이 납땜 리플로이 작업의 이용없이 사용되기 때문에 납땜 리플로이 작업의 열에 의해 자기 코어가 영향을 받지않도록 하는 것이 가능하다.

도 7 내지 9를 참조하여, 여기에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기 센서는 제 1 실시예(도 3-6)의 자기 센서 구조와 유사하지만 버빈(31)이 프레임 부재(43), 핀(41) 및 단자 전극(45a-45e)을 가지지 않는 것이 다르다. 다음 설명에서, 유사한 부분은 도 3-6에 도시된 바와같은 참고 번호로 기재된다.

도 7에 도시된 바와같이, 버빈(31)은 큰 리세스(91a)가 제공된 상부 표면을 가진다. 리세스(91a)에 그루브(31a) 및 전도체 패턴(35)은 형성된다. 자기 코어(36)는 그루브(31a)에 수용된다.

버빈(31)에는 도면에 도시된 바와같이 4개의 모서리에 5개의 관통홀(92a-92e)이 더 제공된다. 하나의 모서리에 두 개의 관통홀(92d 및 92e)은 전도체 패턴(35)의 리드 단자(35c 및 35d)에 의해 둘러싸진다. 버빈(31)을 가지는 자기 센서는 관통홀(92a-92e)에 삽입된 금속 볼트 또는 핀(도시되지 않음)에 의해 프린팅 회로 보드상에 고정되게 설치된다. 리드 단자(35c 및 35d)는 프린팅 회로 보드에 접속되고 그러므로 여기 코일은 프린팅 회로 보드에 접속된다. 검출 코일(도 3의 32 및 33)은 금속 볼트 또는 핀을 통하여 프린팅 회로 보드에 접속된다.

도 9에 도시된 바와같이, 전도체 패턴(35)에는 다수의 마크(93a 내지 93g)가 더 제공된다. 상기 마크(93a 내지 93g)는 전도체 패턴(35)의 다수의 소정 위치에형성된다. 마크(93a 내지 93g)는 전도체 패턴(35)이 전도체 패턴(35)의 형성동안 잘못 배치되는 것을 막는데 사용한다. 마크(93a-93g)는 도 7에 도시된 바와같이 원 모양을 가지거나, 도 9에 도시된 바와같이 십자 모양같은 다른 모양 또는 다각형 모양을 가질 수 있다.

도 10, 11 및 12를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 센서는 하기될 몇몇 어려움을 제외하고 도 3-6에 도시된 자기 센서와 유사하다. 유사 부분은 동일한 참고 번호로 도시되지만 여기에 다시 기술되지 않는다. 게다가, 검출 코일은 도면의 간략화를 위하여 도시되지 않는다.

이런 실시예에서, 버빈(31)은 프레임 부재(43), 리드 와이어(51) 및 플라스틱 수지(55)를 가지지 않는다. 그것들 대신에, 프린팅 회로 보드(60)는 버빈의 커버를 형성하기 위하여 버빈의 상부 표면상에 배치된다. 프린팅 회로 보드(60)는 짝 전도체 패턴이 제공된 하나의 표면을 가진다. 전도체 패턴은 버빈(31)의 상부 표면상에 형성된 선형 전도 필름(35)에 대응하는 다수의 방사적 연장 전도 라인 필름(61)을 포함하여, 전도 라인 필름(61)은 리드 와이어(도 6의 51)와 유사한 기능을 하고 프린팅 회로 보드(60)가 버빈(31)의 상부 표면상에 배치될 때 여기 코일로서 환형 코일을 형성하기 위하여 선형 전도 필름(35)중 인접한 필름과 접속한다.

상세하게, 짝 전도체 패턴의 전도 라인 필름(61)은 프린팅 보드(60)의 중심으로부터 주변으로 방사 방향으로 각각 연장하고 주변 방향으로 서로 소정 각도의 간격으로 배치된다. 짝 전도체 패턴의 각각의 전도 라인 필름(61)은 하나의 선형 전도 필름(35)의 내부 단부(35a) 및 다음 인접한 전도 필름(35)의 외부 단부(35b)에 접속된다. 그래서, 짝 전도체 패턴의 전도 라인 필름(61)은 도 12에 도시된 바와같이 각각 전도 필름(35)중 모든 인접한 필름에 접속된다.

도 12를 참조하여, 낮은 용해 포인트 납땜(71)은 전도체 패턴(35) 및 짝 전도체 패턴(61)의 표면에 미리 접착되고, 프린팅 회로 보드(60)는 버빈(31)의 상부 표면에 놓여진다. 그후, 전도체 패턴(35) 및 짝 전도체 패턴(61) 사이의 납땜을 사용하는 버빈(31) 및 프린팅 회로 보드(60)는 전도체 패턴(35) 및 짝 전도체 패턴(61)을 전기적으로 접속하기 위하여 180 및 260 사이의 온도로 유지된 리플로이 노에 유입되어 환형 여기 코일을 형성한다.

전도체 패턴(35) 및 자기 코어(36) 사이에 전기 단락 회로를 방지하기 위하여, 자기 코어(36)는 기본 성분으로서 유기 재료를 포함하는 절연 필름(73)으로 코팅되고 도 12에 도시된 바와같이 화학 기상 증착에 의해 증착된다.

자기 코어(36)는 높은 투자율 재료의 얇은 플레이트 재료를 링 모양으로 기계적으로 머시닝함으로써 형성될 수 있다. 선택적으로, 자기 코어(36)는 환형 모양의 높은 투자율 재료를 기상 증착함으로써 형성될 수 있다.

도 13 및 14를 참조하여, 여기에 도시된 본 발명의 제 4실시예에 따른 자기 센서는 환형 인덕터가 버빈 커버로서 프린팅 회로(60)에 설치되는 구조의 상기된 제 1 및 제 2 실시예와 다르다. 유사한 부분은 도 10-12에 도시된 바와같이 동일 참고 번호로 표시된다.

도 13 및 도 14에 도시된 바와같이, 프린팅 회로 보드(60)에는 표면에 형성된 다수의 전도 라인 필름(61)이 제공된다. 다수의 전도 라인 필름은 61로 표현되고 총체적으로 전도체 패턴으로서 불린다. 링 모양 자기 코어 또는 환형 코어(81)는 전도체 패턴(61)을 가지는 표면상에 설치된다. 자기 코어(81)는 화학 기상 증착에 의한 절연 처리에 영향을 받는 표면을 가진다. 자기 코어(81)는 접착제의 사용에 의해 프린팅 보드(60)에 접착된다.

전도체 패턴(61)은 도 5 및 도 6에 도시된 전도 와이어(51)와 유사한 전도 와이어(82)를 통하여 접속된다. 특히, 하나의 전도 라인 필름(61)의 내부 단부(61a) 및 다음 인접한 전도 라인 필름(61)의 외부 단부(61b)는 링의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 링 모양 자기 코어를 가로질러 연장하는 전도 와이어(82)를 통하여 와이어 본딩에 의해 접속된다. 결과적으로, 전도 와이어(82)는 환형 코어(81) 주위로 연장하는 환형 여기 코일을 형성하기 위하여 직렬로 모든 전도 라인 필름(61)을 접속한다.

도 14에 도시된 바와같이, 환형 코어(81) 및 여기 코일을 가지는 프린팅 보드(60)는 코어(81) 및 전도 와이어(82)를 수용하는 링 모양 그루브(83a)를 가지는 절연체 버빈(83)상에 설치된다. 그후, 제 1 및 제 2 검출 코일(도시되지 않음)은 도 3의 32 및 33에 도시된 유사 방식으로 버빈(83) 및 상기 버빈(83)상에 설치된 프린팅 회로 보드(60) 주위에 감겨진다. 그래서, 자기 센서는 완성된다.

몇몇 실시예와 관련하여 설명된 바와같이, 본 발명에 따라 높은 정밀도로 약한 자기장을 검출하는 소형 고효율 자기 센서를 제공하는 것이 가능하다.

본 발명에 따라, 구성요소의 수 및 작업 단계의 수가 감소되고 작업 효율이 증가되도록 구조를 단순화하는 것이 가능하다. 게다가, 자기 코어의 재료 특성의질의 하락을 피하는 것이 가능하다.

본 발명의 자기 센서는 자기 코어 주변 자기 와이어를 감는 어렵고 비효율적인 와인딩 동작을 요구하지 않는다. 대신, 코일로서 사용하기 위하여 3차원 방식으로 프린트된 전도체 패턴을 이용할 수 있다.

본 발명에 따라, 자기 센서는 우수한 신뢰성을 가지며, 환형 코어가 외부 힘으로부터 보호되고 와인딩 동작은 여기 코일에 요구되지 않고, 소형이며, 비교적 큰 축 크기를 가지는 벌크형 환형 코어를 사용할 수 있고, 구조가 단순하고 구성요소 수가 감소되고, 제조가 쉬워서 비용이 작으며 납땜에 의해 전도체 패턴을 홀딩하는중에 열에 의해 자기 코어가 영향을 받지 않게 하여 높은 정밀도로 작은 자기장을 검출할 수 있다.

Claims

버빈, 상기 버빈내에 설치되고 환형 코어 및 상기 환형 자기 코어 주위에 감겨진 여기 환형 코일을 포함하는 환형 인덕터, 및 상기 버빈상에 감겨진 적어도 하나의 검출 코일을 포함하는 자기 센서로서,

상기 버빈은 상기 환형 인덕터를 수용하는 환형 그루브를 가지는 버빈 케이스 및 상기 환형 그루브를 커버하기 위하여 상기 버빈 케이스에 결합된 버빈 커버를 포함하고, 상기 버빈 케이스 및 상기 버빈 커버중 하나는 전도체 패턴을 가지며, 상기 전도체 패턴은 방사적 내부 단부 및 외부 단부를 가지도록 방사적으로 연장하고 서로 각도상으로 간격진 다수의 박막 선형 전도체를 포함하고, 상기 환형 코어는 상기 전도체 패턴상에 배치되고, 다수의 접속 전도체는 상기 환형 코어의 내측으로부터 외측으로 상기 환형 코어를 가로질러 방사적으로 연장하고, 각각의 상기 접속 전도체는 여기 코일이 상기 전도체 패턴 및 상기 접속 전도체로 형성되도록 상기 박막 선형 전도체중 대응하는 전도체의 상기 방사상 내부 단부에 접속된 내부 단부 및 상기 박막 선형 전도체의 인접 전도체중 상기 방사상 외부 단부에 접속된 외부 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 버빈에는 서로에 대해 수직 방향으로 감겨진 두 개의 검출 코일이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 버빈은 사각형 프리즘 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 환형 그루브는 원형 또는 다각형 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전도체 패턴은 상기 환형 그루브의 내측으로부터 외측으로 방사적으로 연장하도록 상기 버빈 케이스상에 형성되고, 상기 접속 전도체는 와이어이고, 상기 버빈 커버는 상기 접속 전도체, 상기 환형 코어 및 상기 전도체 패턴을 함께 커버하기 위하여 상기 버빈 케이스상에 로드되는 플라스틱 수지인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 자기 센서는 상기 하나의 표면 주변에서 상기 하나의 표면으로부터 위쪽으로 돌출하도록 상기 그루브 외측에 형성된 프레임 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 돌출 프레임 부분은 상기 하나의 표면 주변 및 상기 그루브 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 환형 자기 코어는 높은 투자율 재료의 얇은 플레이트로부터 형성되고 화학 기상 증착에 의해 증착된 절연 필름으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 그루브의 적어도 내부측 및 하부 표면은 절연 부재로 커버되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 높은 투자율 재료는 상기 환형 자기 코어를 형성하기 위하여 환형 방식으로 상기 그루브의 상기 하부상에 증착되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 전도체 패턴에는 상기 전도체 패턴의 오정렬을 수정하기 위하여 목표된 위치에 형성된 다수의 마크가 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전도체 패턴은 상기 환형 그루브의 내측으로부터 외측으로 방사적으로 연장하도록 상기 버빈 케이스상에 형성되고, 상기 버빈 커버는 프린팅 회로 보드상에 형성된 다른 전도체 패턴으로서 상기 접속 전도체를 가지는 프린팅 회로 보드인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 12 항에 있어서, 상기 환형 자기 코어는 높은 투자율 재료의 얇은 플레이트로 형성되고 화학 기상 증착에 의해 증착된 절연 필름으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 12 항에 있어서, 상기 그루브의 최소한 내부측 및 하부 표면은 절연 부재로 커버되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 12 항에 있어서, 높은 투자율 재료는 상기 환형 자기 코어를 형성하기 위하여 환형 방식으로 상기 그루브의 상기 하부상에 증착되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 12 항에 있어서, 상기 자기 코어는 베이스 구성요소로서 유기 재료를 포함하는 절연 필름으로 코팅되고 상기 전도체 패턴 및 상기 자기 코어 사이의 전기 단락 회로를 방지하기 위하여 화학 기상 증착에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 12 항에 있어서, 상기 전도체 패턴에는 상기 전도체 패턴의 오정렬을 수정하기 위하여 목표된 위치에 형성된 다수의 마크가 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 버빈 커버는 상기 전도체 패턴을 가지는 프린팅 회로 보드이고, 상기 접속 전도체는 접속 와이어이고, 상기 환형 인덕터는 상기 버빈 커버상에 고정되게 설치되고 상기 버빈 케이스의 상기 환형 그루브내에 수용되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
제 18 항에 있어서, 상기 환형 자기 코어는 높은 투자율 재료의 얇은 플레이트로부터 형성되고 화학 기상 증착에 의해 증착된 절연 필름으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.