KR20200020871A - 인쇄 회로 기판을 통해 연장되는 2차 턴을 갖는 유도형 위치 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인쇄 회로 기판의 2개의 대향 면에 제공되고 제1 영역(1)과 제2 영역(2)으로 분할된 복수의 턴(10)으로 형성된 적어도 2개의 2차 권선(4, 6)을 포함하는 유도형 위치 센서에 관한 것이다. 상기 제1 영역(1)과 상기 제2 영역(2)은 하나의 턴 폭에서 상기 인쇄 회로 기판의 일 면 상의 제1 부분(11, 21)과, 반대쪽 면 상의 제2 부분(12, 22)으로 분할된다. 상기 제1 영역(1)의 상기 제2 부분(12)은 상기 제2 영역(2)의 제1 부분(21)으로 연장되고, 상기 제1 영역(1)의 상기 제1 부분(11)은 이웃한 턴의 상기 제2 영역(2)의 상기 제2 부분(22)에 연결된다. 상기 부분(11, 12; 21, 22)은 상기 인쇄 회로 기판을 통해 연장되는 대응하는 비아(31 내지 34)에 의해 쌍으로 연결된다.

Description

인쇄 회로 기판을 통해 연장되는 2차 턴을 갖는 유도형 위치 센서

본 발명은 유도형 위치 센서에 관한 것이다.

이러한 유형의 센서는 위치를 확인하는 것이 요구되는 부분과 접촉을 요구함이 없이 기계 부분 또는 임의의 다른 요소의 위치를 결정할 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 장점은 이러한 센서가 다양한 산업 분야에서 다수의 응용을 갖는다는 것이다. 이러한 센서는 바람직하게는 본 발명이 구현되는 예를 들어 자동차 분야와 같은 소비자 응용에도 사용된다. 그러나, 본 발명은 다양한 다른 분야에 사용될 수도 있다.

유도형 센서의 동작 원리는 자기 회로(magnetic circuit)를 사용하지 않고 고주파수에서 동작하는 변압기의 1차 권선과 2차 권선 간의 결합의 변화에 기초한다. 이들 권선들 사이의 결합은 일반적으로 "타깃(target)"으로 지칭되는 전기 전도성 이동 부분의 위치에 따라 변한다. 구체적으로, 타깃에서 유도된 전류는 2차 권선에서 유도된 전류를 수정한다. 권선의 구성을 조정하고 1차 권선에 주입된 전류를 아는 것에 의해 2차 권선에 유도된 전압을 측정하면 타깃의 위치를 결정할 수 있다.

이러한 유도성 센서를 장치, 특히 전자 장치에 통합하기 위해, 상기 언급된 변압기를 인쇄 회로 기판 상에 제조하는 것이 알려져 있다. 1차 권선과 2차 권선은 인쇄 회로 기판 상에 라우팅된 트랙으로 구성된다. 1차 권선은 예를 들어 외부 소스에 의해 전력을 공급받고, 2차 권선은 1차 권선을 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장에 의해 유도된 전압을 받는다.

전도성 부분, 예를 들어, 금속 부분인 타깃은 단순한 형상일 수 있다. 이 부분은 예를 들어 금속 시트로부터 절단된 부분일 수 있다. 선형 센서를 제조하기 위해, 타깃은 예를 들어 직사각형으로 절단되는 반면, 회전 센서의 경우, 예를 들어 이 부분은 이 부분이 이동하기에 적합한 반경과 각도를 갖는 각도 섹터의 형상으로 절단될 수 있다.

일반적으로 2개의 2차 권선 세트는 센서의 하나의 완전한 이동에 걸쳐 타깃 위치의 사인 함수와 코사인 함수를 획득하도록 설계되었다. 이러한 코사인 함수와 사인 함수는 잘 알려져 있으며, 전자 시스템에 의해 쉽게 처리될 수 있다. 사인 대 코사인의 비율을 결정하고 나서 아크탄젠트 함수를 적용하는 것에 의해 타깃 위치의 이미지가 얻어진다. 사인 함수와 코사인 함수의 인수는 타깃 위치의 선형 또는 아핀(affine) 함수이며, 이 타깃의 이동은 이러한 삼각 함수의 공간 주기의 더 크거나 더 적은 부분을 나타낸다.

신뢰성 있게 측정될 수 있는 유도 전류를 얻기 위해서는 많은 수의 턴(turn) 또는 큰 사이즈의 턴을 갖는 것이 바람직하다. 제2 옵션은 소형 센서를 생산하는 것과 양립하지 않는다. 이 때문에 일반적으로 많은 수의 턴을 갖는 것이 선택된다.

인쇄 회로 기판에 점유되는 공간을 제한하기 위해, 특히 문서 FR-A-3 002 034에서는, 인쇄 회로 기판의 2개의 별개의 층 상에 2차 권선을 형성하기 위한 턴을 생성하는 것이 제안되었다. 이를 달성하기 위해, 이렇게 생성된 턴을 연결하기 위해 인쇄 회로 기판을 통과하는 비아(via)를 생성하여야 한다. 이러한 턴은 턴의 길이 방향으로 연속적인 제1 섹터와 제2 섹터를 갖는다. 각각의 턴 부분은 선형 또는 각도 섹터의 형태이다. 거리를 두고 턴을 볼 때, 이 턴의 평균 평면은 기판 평면에 대해 기울어진 것으로 보일 수 있다.

이러한 유도성 센서는 공기 갭의 변동에 특정 감도를 나타낸다. 그러나, 이러한 센서는 측정이 요구되는 위치 이외의 기하학적 변동에는 민감하지 않은 것이 바람직하며, 이러한 기하학적 변동은 공기 갭의 변동 또는 편심의 변동일 수 있다. 가장 가까운 종래 기술에서 제안된 방식으로 턴을 형성하면 기하학적 변동 문제를 해결할 수 없다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 센서를 기하학적 변동 및 편심에 둔감하게 하는 2차 턴 배열을 갖는 유도성 센서를 설계하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 1차 권선 및 적어도 2개의 2차 권선을 포함하는 유도형 위치 센서로서, 각각의 2차 권선은 인쇄 회로 기판의 2개의 대향 면에 형성된 복수의 턴으로 구성되고, 각각의 2차 권선은 실질적으로 동일한 형상을 각각 갖는 턴을 포함하고, 상기 턴은 길이방향으로 매번 오프셋을 갖고 상기 길이방향으로 지칭되는 방향으로 정렬되고, 상기 턴 각각은 하나의 턴 길이에서 제1 섹터와 제2 섹터로 분할되고, 상기 제1 섹터와 상기 제2 섹터는 상보적이고 연속적이며,

상기 제1 섹터는, 하나의 턴 폭에서, 제1 면이라고 지칭되는, 상기 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제1 부분과, 상기 제1 면과 반대쪽 면인, 상기 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제2 부분으로 분할되고, 상기 반대쪽 면은 상기 제2 면으로 지칭되고, 상기 제1 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상보적이고;

상기 제1 섹터의 상기 제2 부분은 상기 턴의 길이에서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면에 배열된, 상기 제2 섹터의 제1 부분에 의해 연장되고;

상기 제2 섹터의 상기 제1 부분은 상기 턴의 폭에서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면에 배열된, 상기 제2 섹터의 제2 부분에 의해 연장되고, 상기 제2 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상보적이면서 상기 제2 섹터를 폭 방향으로 분할하고;

상기 제1 섹터의 상기 제1 부분은 이웃한 턴의 상기 제2 섹터의 상기 제2 부분에 연결되고;

상기 제1 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분, 상기 제1 섹터의 상기 제2 부분과 상기 제2 섹터의 상기 제1 부분, 상기 제2 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 섹터의 상기 제2 부분뿐만 아니라 이웃한 턴의 상기 제2 섹터의 상기 제2 부분과 상기 제1 섹터의 상기 제1 부분은 상기 인쇄 회로 기판을 통과하는 각각의 비아에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 상기 유도형 위치 센서에 관한 것이다.

기술적인 효과는 2개의 각각 상부 및 하부의 길이방향 섹터를 갖는 종래 기술의 턴을 보정하고 균형을 맞추는 효과이다. 이 턴에 따른 문제는 길이에 따라 기울어진 외관에 있다. 각각의 섹터를 상이한 레벨에 그리고 인쇄 회로 기판의 대향 면에 위치된 2개의 측방 부분으로 분할하는 것에 의해, 턴의 패턴은 더 이상 다른 높이를 갖는 2개의 섹터의 형상이 아닌 것에 의해 길이 방향으로 보다 균형이 맞게 된다.

각각의 섹터는 측방 부분에 걸쳐 분할되고, 제1 섹터의 제1 부분은 종래 기술의 턴에 대해 동일하게 유지되고, 제2 부분은 인쇄 회로 기판의 다른 면에 배치되는 것에 의해 낮아진다. 제2 섹터의 경우, 제1 부분이 상승되고 제2 부분이 동일하게 유지된다.

이것은 공기 갭의 변동에 대한 감도 및 편심의 변동에 대한 감도가 크게 감소되고 센서의 선형성이 향상될 수 있게 한다.

구체적으로, 계산에 따르면, 본 발명을 구현하기 전에 360° 센서의 경우 0.5 mm의 타깃의 편심에 대해, 선형성은 1.5% 부근에 있었고, 공기 갭에 대한 감도는 0.5%였다. 본 발명을 구현한 후, 선형성은 0.5%에 가깝고 공기 갭에 대한 감도는 0.3%에 가깝다. 센서의 성능에는 2배의 이득이 있다.

더욱이, 각각의 턴은 인쇄 회로 기판을 4번 통과하기 때문에, 턴은 제자리에 더 잘 고정되고, 턴은 인쇄 회로 기판에 대해 길이방향 또는 측방향으로 이동할 위험이 없다.

유리하게는, 각 턴마다,

상기 제1 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 각각 측방 에지를 갖고, 상기 측방 에지의 마주보는 단부들은 제1 비아에 의해 연결되고;

상기 제1 섹터의 상기 제2 부분과 상기 제2 섹터의 상기 제1 부분은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면과 상기 제1 면에 각각 길이방향 에지를 갖고, 상기 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제2 비아에 의해 연결되고;

상기 제2 섹터의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 각각 측방 에지를 갖고, 상기 측방 에지의 마주보는 단부들은 제3 비아에 의해 연결되고;

이웃한 턴의 상기 제2 섹터의 상기 제2 부분과 상기 제1 섹터의 상기 제1 부분은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면과 상기 제1 면에 각각 길이방향 에지를 갖고, 상기 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제4 비아에 의해 연결된다.

유리하게는, 상기 제1 섹터의 상기 제1 부분의 상기 길이방향 에지의 단부와 상기 제4 비아 사이의 연결, 및 상기 제2 섹터의 상기 제1 부분의 상기 길이방향 에지의 단부와 상기 제2 비아 사이의 연결은 상기 인쇄 회로 기판과 평행한 하나의 동일한 평면에 있고, 상기 제2 비아와 상기 제4 비아는 동일한 길이이다. 이것은 턴의 균형에 기여하는 대칭을 가질 수 있게 한다.

유리하게는, 상기 제1 비아와 상기 제3 비아는 동일한 길이이다.

유리하게는, 상기 제1 섹터와 상기 제2 섹터의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 상기 길이방향 에지들은 중첩된 평면에서 서로를 향해 배향된다.

유리하게는, 상기 제1 섹터와 상기 제2 섹터는 동일한 길이이고 2개의 이웃한 턴 사이의 길이 방향으로의 오프셋은 상기 제1 섹터 또는 상기 제2 섹터의 길이보다 더 작다. 이것은 주어진 영역에 걸쳐 턴의 수를 최적화할 수 있게 한다.

유리하게는, 상기 2개의 턴 사이의 길이방향 오프셋은 일정하다. 이것은 상기 2차 권선의 단자에서 취해된 전압 측정값을 사용할 수 있게 한다.

유리하게는, 상기 제1 섹터 또는 상기 제2 섹터의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은, 상기 제1 섹터 또는 상기 제2 섹터의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 동일한 양의 자속을 수신하도록 분할된다.

유리하게는, 상기 1차 권선은 상기 2차 권선을 둘러싸고, 길이 방향으로 연장되는 선형 부분들을 포함하는 턴을 갖는다.

유리하게는, 하나의 동일한 2차 권선의 상기 턴들은, 교번하는 자기장에 의해 상기 턴에 유도된 기전력들이 함께 더해지도록 서로 연결된다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 비 제한적인 예로서 주어진 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.

- 도 1은 종래 기술에 따른 위치 센서의 2개의 2차 권선을 위에서 본 개략도;
- 도 2는 도 1의 2차 권선의 사시도를 개략적으로 도시한 도면;
- 도 3은 종래 기술에 따른 턴의 사시도를 개략적으로 도시한 도면;
- 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴의 사시도로서, 각 도면에서 턴의 제1 또는 제2 길이방향 섹터의 특정 부분이 각각 해칭된 것을 도시한 도면;
- 도 8은 도 4 내지 도 7에 도시된 턴의 개략도로서, 도 3에 도시된 종래 기술에 따른 턴에 비해 수정된 턴 부분을 파선을 사용하여 도시한 도면.

도 1은 제1 2차 권선(4) 및 제2 2차 권선(6)을 위에서 본 것을 도시하고, 도 2는 도 1의 2차 권선의 사시도이다. 이들 두 권선 각각은 턴(10a)을 갖는다. 이들 턴(10a)은 종래 기술에 따른 것이지만, 아래에서 설명되는 도 1 및 도 2은 턴(10a)의 형상을 무시하고 단지 턴(10a)의 적층된 배열에 대해서만 본 발명을 설명하기 위해 사용될 수 있다.

이들 권선 각각에 대해, 권선(10a)은 모두 실질적으로 유사하지만, 길이방향 축(A)에 의해 도 1에 도시된 길이방향으로 서로에 대해 매번 오프셋된다는 것에 유의해야 한다.

2개의 이웃한 턴 사이의 길이방향 오프셋은 매번 동일할 수 있다. 나아가, 다시 바람직하게는, 제2 2차 권선(6)은 위에서 볼 때 길이방향 축에 직교하는 횡 방향 평면(도시되지 않음)에 대하여 제1 2차 권선(4)과 대칭이다. 2개의 권선의 턴의 수는 동일하고 턴의 면적도 동일하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 아닌 종래 기술에서, 각 턴(10a)은 제1 상부 섹터(1) 및 제2 하부 섹터(2)를 포함하고, 제1 섹터(1)는 인쇄 회로 기판(도시되지 않음)의 하나의 층에 에칭된 트랙에 대응하고, 제2 하부 섹터(2)는 동일한 인쇄 회로 기판의 다른 반대쪽 층에 에칭된 트랙에 대응한다. 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)를 형성하는 상기 트랙들 사이의 전기적 연속성은 인쇄 회로 기판을 통과하는 비아(32)에 의해 제공되고, 인쇄 회로 기판 내에서는 도 2의 참조 부호(16)를 갖는 세그먼트가 전기적 연속성을 제공한다.

2개의 이웃한 턴 간의 전기적 연속성은 다음과 같은 방식으로 제공된다: 턴(10a)의 제1 상부 섹터(12)는 인쇄 회로 기판을 통과하는 다른 비아(34)에 의해 이웃한 턴의 제2 하부 섹터(2)에 연결되고, 인쇄 회로 기판 내에서는 세그먼트가 상기 전기적 연속성을 제공한다. 각각의 제1 상부 섹터(1) 및 각각의 제2 하부 섹터(2)는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 불규칙적인 반육각형의 형상을 취할 수 있다.

각각의 제1 상부 섹터(1) 및 각각의 제2 하부 섹터(2)는 이에 따라 각각 전체적으로 오목한 형상을 취하고, 턴(10a)의 제1 섹터(1)의 오목면(concavity)은 동일한 턴의 제2 하부 섹터(2)의 오목면과 반대로 배향된다.

보다 일반적으로, 2차 권선에서, 제1 상부 섹터(1)의 오목면은 제1 측을 향해 배향되고, 제2 섹터(2)의 오목면은 제1 측과 반대쪽 면을 향해 배향된다. 따라서 하부 부분 및/또는 상부 부분은 원호, 타원 호, 반팔각형 등의 형태를 가질 수 있다. 위에서 볼 때, 비아(32, 34)를 통과하는 직선에 대하여 제1 상부 섹터(1) 및 이에 대응하는 제2 하부 섹터(2) 사이에 특정 대칭을 볼 수 있다. 턴들 사이에 오프셋이 있는 것으로 인해 대칭이 완벽한 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 하나의 세그먼트(16)가 도 2에 참조되어 있고, 세그먼트의 위치는 세그먼트가 연결되는 비아의 위치에 또한 대응하며, 이 세그먼트는, 길이방향 축(A)의 양쪽에 배열되고 이 축에 수직인 2개의 평행한 세그먼트와 정렬되며, 즉, 인쇄 회로 기판을 통과한다. 이 2개의 세그먼트는 길이방향 축(A)에 대하여 대칭으로 배열되지 않고, 길이방향 축에 의해 규정된 길이방향으로 오프셋되어 있다.

제1 2차 권선(4)과 제2 2차 권선(6)은, 가변 자속이 주어진 경우 제1 2차 권선(4)에서 유도된 기전력이 제2 2차 권선(6)에서 유도된 기전력과 반대 방향이도록 횡방향 대칭 평면의 레벨에서 연결된다. 하나의 동일한 권선 내에서 각각의 턴(10a)에서 가변 자속에 의해 유도된 기전력들은 함께 더해진다는 것에 유의해야 한다.

마지막으로, 도 1 및 도 2의 좌측에 2개의 연결 트랙(18)이 존재하는 것에 의해 2차 권선들은 그 단자에서 전압을 측정하기 위한 장치에 연결될 수 있는 것을 볼 수 있다.

제1 2차 권선(4) 및 제2 2차 권선(6)에 의해 형성된 조립체는 전도성 타깃이 이들 권선에 근접하여 이동할 때 예를 들어 사인 함수를 획득할 수 있게 한다. 타깃이 이동하는 동안 코사인 함수를 획득하기 위해, 제1 권선 세트 위에 다른 권선 세트를 중첩하여 사용하는 것이 알려져 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 개별 턴을 도시한다. 이러한 턴(10a)은, 하나의 턴 길이에서, 상부 섹터로 지칭되는 제1 섹터(1)와, 제2 하부 섹터(2)로 분할되고, 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)는 상보적이고 연속적이다. 전술한 바와 같이, 2개의 비아(32, 34)는 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)의 길이방향 에지들 사이의 각각의 접합부에서 턴(10a)의 길이방향 에지에 제공된다.

종래 기술의 턴(10a)에서, 제1 섹터(1) 또는 제2 섹터(2)가 하나의 턴 폭에서 인위적으로 각각 제1 부분과 제2 부분((11, 12; 21, 22)으로 분할되는 경우, 이 두 부분의 각각의 쌍은 제1 섹터(1)의 제1 면이라고 지칭되는, 인쇄 회로 기판의 하나의 동일한 각 면에 또는 제2 섹터(2)의 제2 면에 배열되는 것에 의해 실질적으로 동일한 레벨에 있다. 따라서, 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)의 제1 부분과 제2 부분(11, 12; 21, 22)의 "인위적인" 쌍들 각각 사이에 레벨의 차이는 없다.

본 발명에 따른 유도형 위치 센서는 종래 기술의 유도형 위치 센서와 공통적으로 다음과 같은 특징을 갖는다.

도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 기술의 센서는 턴(10)으로 대체되는 턴(10a)의 특징을 제외하고는 본 발명에 따른 센서에도 여전히 적용되지만, 유도형 위치 센서는 1차 권선 및 적어도 2개의 2차 권선(4, 6)을 포함하고, 각각의 2차 권선은 인쇄 회로 기판의 2개의 대향 면에 각각 형성된 복수의 권선(10)으로 구성된다.

2차 권선(4, 6)은 실질적으로 동일한 형상을 각각 취하는 턴(10)을 포함하고, 상기 턴(10)들은 매번 길이방향으로 오프셋된 길이방향이라고 지칭되는 방향으로 정렬된다. 상기 턴(10) 각각은 하나의 턴(10) 길이에서 상보적이고 연속적인 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)로 분할된다.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 유도형 위치 센서의 2차 권선의 일부를 형성하는 턴(10)을 도시한다.

본 발명에 따르면, 제1 섹터(1)는, 하나의 턴(10) 폭에서, 제1 면으로 지칭되는 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제1 부분(11)과, 이 제1 면과 반대쪽 면인 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제2 부분(12)으로 분할되고, 이 반대쪽 면은 제2 면으로 지칭되고, 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 상보적이다.

제1 섹터(1)의 제2 부분(12)은 턴(10)의 길이에서 인쇄 회로 기판의 제1 면에 배열된, 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)에 의해 연장되며, 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)은 턴(10)의 폭에서 인쇄 회로 기판의 제2 면에 배열된, 제2 섹터(2)의 제2 부분(22)에 의해 연장되며, 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)과 제2 부분(22)은 상보적이면서 제2 섹터(2)를 폭 방향으로 분할한다.

제1 섹터(1)의 제1 부분(11)은 또한 이웃한 턴의 제2 섹터의 제2 부분에 연결된다. 각각, 쌍으로 그룹화된, 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)과 제2 부분(12), 제1 섹터(1)의 제2 부분(12)과 제2 섹터(2)의 제1 부분(21), 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)과 제2 섹터(2)의 제2 부분(22)뿐만 아니라 이웃한 턴의 제2 섹터의 제2 부분과 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)은 인쇄 회로 기판을 통과하는 각각의 비아(31 내지 34)에 의해 쌍으로 연결된다.

턴(10)의 두 섹터(1, 2) 각각에서, 이 섹터(1 또는 2)는 섹터(1, 2)의 두 측방 부분(11, 12; 21, 22) 사이에 레벨의 차이가 존재하게 된다. 각각의 섹터(1, 2)에서, 하나의 부분(11 또는 21)은 인쇄 회로 기판의 제1 면에 있고, 관련된 다른 부분(12 또는 22)은 인쇄 회로 기판의 제2 면에 있다. 따라서 종래 기술에 의해 예상되는 상부 섹터(1) 또는 하부 섹터(2)가 더 이상 존재하지 않고, 오히려 섹터(1, 2)는 턴(10)을 길이방향으로 분할하고, 각 섹터(1, 2)는 인쇄 회로 기판의 두 면에 걸쳐 분할되고, 기판의 하나의 면 상의 제1 섹터(1)의 부분(11 또는 12)은 다른 면 상의 제2 섹터(2)의 부분(22 또는 21)에 의해 연장되고 또 그 반대도 동일하며, 하나의 동일한 섹터(1, 2)의 두 부분(11, 12; 21, 22)은 인쇄 회로 기판의 다른 면 상에 놓인다.

도 4 내지 도 8에서, 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)의 부분(11, 12; 21, 22)은 상대적으로 평면인 것으로 도시되어 있지만, 이것은 그렇지 않을 수도 있다. 유사하게, 하나의 동일한 제1 섹터(1) 또는 제2 섹터(2)의 부분(11, 12; 21, 22)은 반드시 크기가 동일할 필요는 없으며; 중요한 것은 하나의 동일한 자속이 이를 통해 흐른다는 것이다. 이에 따라 제1 섹터(1) 또는 제2 섹터(2)의 각각 제1 부분과 제2 부분(11, 12; 21, 22)은, 하나의 동일한 섹터(1 또는 2)의 두 부분(11, 12 또는 21, 22), 예를 들어, 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)과 제2 부분(12) 또는 각각 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)과 제2 부분(22)이 동일한 양의 자속을 수신하도록 기본적으로 분할될 수 있다.

도 4에서는, 제1 섹터(1)의 제2 부분(12)이 더 잘 보이도록 해칭되어 있다. 도 5에서는, 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)이 해칭되어 있는 반면, 도 6에서는, 제2 섹터(2)의 제2 부분(22)이 해칭되어 있다. 도 7에서는, 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)이 해칭되어 있다. 도 8에서는, 도 3에 도시된 종래 기술의 턴(10a)에 비해 수정된 턴(10)의 부분이 파선을 사용하여 도시되어 있다.

제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)를 정렬하는 형태는 반드시 선형이어야 할 필요는 없다. 이 형태는 또한 원호 또는 가능하게는 타원형 호일 수도 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이 정렬이 위치를 확인하는 것이 요구되는 물체의 이동 방향에 대응한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이것은 가장 일반적으로 선형 이동이고 이 경우 선형 위치 센서를 사용한다. 그러나, 이 형태는 곡선, 가장 일반적으로 원형 궤도를 따라 움직이는 것일 수도 있다.

각 턴마다, 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 인쇄 회로 기판의 제1 면과 제2 면에 각각 측방 에지를 가질 수 있고, 측방 에지의 마주보는 단부들은 제1 비아(31)에 의해 연결될 수 있다.

제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)는 제1 섹터(1)에 제2 부분(12)을 갖고 제2 섹터(2)에 제2 부분(22)을 갖는 형상의 반육각형일 수 있고, 이들 부분은 제1 섹터(1)의 제1 부분(11) 또는 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)에 대하여 인쇄 회로 기판의 다른 면에 배열되는 것에 의해 싱크(sink)되어 있다. 턴(10)은 선형 부분을 형성하는 것에 의해 생성될 수 있고, 선형 부분의 수는 턴의 면적에 과도하게 부정적인 영향을 미치지 않고 제한된다.

각 턴마다, 제1 섹터(1)의 제2 부분(12)과 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)은 인쇄 회로 기판의 제2 면과 제1 면에 각각 길이방향 에지를 가질 수 있고, 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제2 비아(32)에 의해 연결되고; 이 제2 비아(32)는 또한 방금 설명된 턴(10)에 인접한 턴에 연결되는데 사용될 수 있다.

제2 섹터(2)의 제1 부분(21)과 제2 부분(22)은 인쇄 회로 기판의 제1 면과 제2 면에 각각 측방 에지를 가질 수 있고, 측방 에지의 마주보는 단부들은 제3 비아(33)에 의해 연결된다. 제1 비아(31)의 상부 단부 또는 하부 단부는 턴(10)의 길이 방향 축을 따라 제3 비아(33)의 상부 단부 또는 하부 단부와 정렬될 수 있다.

마지막으로, 이웃한 턴(10)의 제2 섹터(2)의 제2 부분(22)과 제1 섹터(1)의 제1 부분(11)은 인쇄 회로 기판의 제2 면과 제1 면에 각각 길이방향 에지를 가지고, 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제4 비아(34)에 의해 연결된다.

제1 섹터(1)의 제1 부분(11)의 길이방향 에지의 단부와 제4 비아(34) 사이의 연결, 및 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)의 길이방향 에지의 단부와 제2 비아(32) 사이의 연결은 인쇄 회로 기판과 평행한 하나의 동일한 평면에 있을 수 있고, 제2 비아와 제4 비아(34)는 동일한 길이를 갖는다.

이는 제1 비아(31)와 제3 비아(33)의 공통 길이에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 4개의 비아(31 내지 34)는 또한 동일한 길이일 수 있다.

제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)의 각각 제1 부분(11)과 제2 부분(12)의 길이방향 에지는 중첩된 평면에서 서로를 향해 배향될 수 있다. 제1 섹터(1)의 제2 부분(12)의 길이방향 에지의 일 단부는 제2 비아(32)의 하부 단부에 연결될 수 있고, 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)의 길이방향 에지의 일부 단부는 제2 비아(32)의 상부 단부에 연결될 수 있다.

제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)는 동일한 길이일 수 있고, 2개의 이웃한 턴(10) 사이의 길이 방향으로의 오프셋은 제1 섹터(1) 또는 제2 섹터(2)의 길이보다 더 작을 수 있다. 길이방향으로의 이 오프셋은 일정할 수 있다.

도 1, 도 2를 참조하고 도 4 내지 도 8 중 임의의 도면을 참조하면, 이들 도면에 도시된 턴(10a)은 본 발명에 따라 턴(10)으로 교체되어야 한다는 것을 명심하면서, 1차 권선은 길이 방향으로 연장되는 선형 부분을 포함하는 턴(10)을 가지는 것에 의해 2차 권선(4, 6)을 둘러쌀 수 있다. 본 발명에 따른 센서는 2개의 2차 권선(4, 6) 세트, 즉, 사인 함수를 획득하기 위한 권선과, 코사인 함수를 획득하기 위한 권선을 포함할 수 있다.

이러한 2차 권선(4, 6) 세트 중 하나는, 제1 2차 권선(4, 6)의 턴(10)에 유도된 기전력이 제2 2차 권선(4, 6)의 턴(10)에 유도된 기전력과 반대 방향이도록 연결되고 중앙 축(A)에 대해 대칭으로 배열된 예를 들어 2개의 2차 권선(4, 6)을 포함할 수 있다. 2개를 초과하는 2차 권선(4, 6), 특히 중복되는 2차 권선(4, 6)이 존재할 수 있다.

하나의 동일한 2차 권선(4, 6)의 턴(10)은 교번하는 자기장에 의해 이들 턴(10)에 유도된 기전력들이 함께 더해지도록 서로 연결될 수 있다.

본 발명은 본 발명을 제한하지 않는 실시예로 제시된 전술한 실시예 및 변형예로 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 이하의 청구범위에 의해 한정된 구성 내에서 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자의 범위 내에 있는 모든 변형예에 관한 것이다.

Claims (10)

1차 권선 및 적어도 2개의 2차 권선(4, 6)을 포함하는 유도형 위치 센서로서,
각각의 2차 권선은 인쇄 회로 기판의 2개의 대향 면에 형성된 복수의 턴(turn)(10)으로 구성되고, 각각의 2차 권선(4, 6)은 실질적으로 동일한 형상을 각각 갖는 턴(10)을 포함하고, 상기 턴(10)은 길이방향으로 매번 오프셋을 갖고 상기 길이방향으로 지칭되는 방향으로 정렬되고, 상기 턴(10) 각각은 하나의 턴 길이에서 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)로 분할되고, 상기 제1 섹터와 상기 제2 섹터는 상보적이고 연속적이며,

상기 제1 섹터(1)는, 하나의 턴 폭에서, 제1 면이라고 지칭되는, 상기 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제1 부분(11)과, 상기 제1 면과 반대쪽 면인, 상기 인쇄 회로 기판의 면에 배열된 제2 부분(12)으로 분할되고, 상기 반대쪽 면은 상기 제2 면으로 지칭되고, 상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)과 상기 제2 부분(12)은 상보적이고;

상기 제1 섹터(1)의 상기 제2 부분(12)은 상기 턴의 길이에서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면에 배열된, 상기 제2 섹터(2)의 제1 부분(21)에 의해 연장되고;

상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)은 상기 턴의 폭에서 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면에 배열된, 상기 제2 섹터(2)의 제2 부분(22)에 의해 연장되고, 상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)과 상기 제2 부분(22)은 상보적이면서 상기 제2 섹터(2)를 폭 방향으로 분할하고;

상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)은 이웃한 턴의 상기 제2 섹터(2)의 상기 제2 부분(22)에 연결되고;

상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)과 상기 제2 부분(12), 상기 제1 섹터(1)의 상기 제2 부분(12)과 상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21), 상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)과 상기 제2 섹터(2)의 상기 제2 부분(22)뿐만 아니라 이웃한 턴의 상기 제2 섹터(2)의 상기 제2 부분(22)과 상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)은 상기 인쇄 회로 기판을 통과하는 각각의 비아(via)(31 내지 34)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항에 있어서, 각 턴마다,

상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)과 상기 제2 부분(12)은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 각각 측방 에지를 갖고, 상기 측방 에지의 마주보는 단부들은 제1 비아(31)에 의해 연결되고;

상기 제1 섹터(1)의 상기 제2 부분(12)과 상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면과 상기 제1 면에 각각 길이방향 에지를 갖고, 상기 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제2 비아(32)에 의해 연결되고;

상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)과 상기 제2 부분(22)은, 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 각각 측방 에지를 갖고, 상기 측방 에지의 마주보는 단부들은 제3 비아(33)에 의해 연결되고;

이웃한 턴의 상기 제2 섹터(2)의 상기 제2 부분(22)과 상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 제2 면과 상기 제1 면에 각각 길이방향 에지를 갖고, 상기 길이방향 에지의 마주보는 단부들은 제4 비아(34)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 섹터(1)의 상기 제1 부분(11)의 상기 길이방향 에지의 단부와 상기 제4 비아(34) 사이의 연결, 및 상기 제2 섹터(2)의 상기 제1 부분(21)의 상기 길이방향 에지의 단부와 상기 제2 비아(32) 사이의 연결은 상기 인쇄 회로 기판과 평행한 하나의 동일한 평면에 있고, 상기 제2 비아와 상기 제4 비아(34)는 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 비아(31)와 상기 제3 비아(33)는 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 섹터(1)와 제2 섹터(2)의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분(11, 12; 21, 22)의 상기 길이방향 에지들은 중첩된 평면에서 서로를 향해 배향되는 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 섹터(1)와 상기 제2 섹터(2)는 동일한 길이이고, 2개의 이웃한 턴(10) 사이의 상기 길이방향으로의 오프셋은 상기 제1 섹터(1) 또는 상기 제2 섹터(2)의 길이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 턴(10) 사이의 상기 길이방향 오프셋은 일정한 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 섹터(1) 또는 상기 제2 섹터(2)의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분(11, 12; 21, 22)은, 상기 제1 섹터(1) 또는 상기 제2 섹터(2)의 각각 상기 제1 부분과 상기 제2 부분(11, 12; 21, 22)이 동일한 양의 자속을 수신하도록 분할되는 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 권선은 상기 2차 권선(4, 6)을 둘러싸고, 길이 방향으로 연장되는 선형 부분을 포함하는 턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 동일한 2차 권선(4, 6)의 상기 턴(10)들은 교번하는 자기장에 의해 상기 턴(10)에 유도된 기전력들이 함께 더해지도록 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 유도형 위치 센서.

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