２つのコイルを有するプリント基板
【課題】 ビアおよび接続パッドの数が抑制された、２つのコイルを有するプリント基板を提供する。
【解決手段】 このプリント基板においては、同一の導電線において、その一端から他端へと、第１のコイル（３８）の少なくとも半ターンを構成するように、第１の巻線軸（３４）を囲んでおり、次いで、第２のコイル（３９）の少なくとも半ターンを構成するように、第２の巻線軸（３６）を囲んでおり、次いで、第２のコイル（３９）の少なくとも半ターンを構成するように、第２の巻線軸（３６）を囲んでおり、次いで、第１のコイル（３８）の少なくとも半ターンを構成するように、第１の巻線軸（３４）を囲んでいるパターンが連続している。
【解決手段】 このプリント基板においては、同一の導電線において、その一端から他端へと、第１のコイル（３８）の少なくとも半ターンを構成するように、第１の巻線軸（３４）を囲んでおり、次いで、第２のコイル（３９）の少なくとも半ターンを構成するように、第２の巻線軸（３６）を囲んでおり、次いで、第２のコイル（３９）の少なくとも半ターンを構成するように、第２の巻線軸（３６）を囲んでおり、次いで、第１のコイル（３８）の少なくとも半ターンを構成するように、第１の巻線軸（３４）を囲んでいるパターンが連続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板、磁界センサ、および交流発電機に関する。
【０００２】
プリント基板すなわちＰＣＢは、１セットの電気部品の電気的接続のために用いられる支持体である。そのようなプリント基板は、一般に、層状プレートまたは積層プレートの形態を呈している。このプリント基板は、単層プリント基板である場合もあるし、多層プリント基板である場合もある。単層プリント基板は、各電気部品を相互に電気的に接続するための導電トラックがプリントされている、ただ１層のメタライズ層しか有していない。それに反して、多層プリント基板は、いくつかのメタライズ層、すなわち、少なくとも２層のメタライズ層、好ましくは４層または６層を超えるメタライズ層を有している。以下の説明は、主として、このような多層プリント基板に関するものである。
【０００３】
各メタライズ層は、プリント基板を構成している積層プレートの層の１つであり、これらの層には、各電気部品を相互に電気的に接続するための１つ以上の導電トラックが形成されている。これらの層は平坦であり、積層プレートの表面と平行に延在している。一般に、メタライズ層は、導電材料（通常、銅などの金属）の一様な層の被着、およびこの一様な層の、その後の、導電トラックだけを残すようなエッチングによって得られる。
【０００４】
プリント基板の各メタライズ層は、電気絶縁材料から成る電気絶縁層によって、物理的に互いに分離されている。この電気絶縁材料は高い絶縁耐力、すなわち，通常３ＭＶ／ｍを超過し、好ましくは１０ＭＶ／ｍを超過する絶縁耐力を有している。電気絶縁材料は、例えばエポキシ樹脂および／またはガラス繊維でできている。電気絶縁層は、一般に、他の層と結合したときに軟化しない材料から成る剛性板の形態を呈している。電気絶縁層は、例えば不可逆的な熱硬化処理を受けた熱硬化性樹脂でできている。
【０００５】
多層プリント基板の各層は、「樹脂含浸」層、より一般的には「プリプレグ」層として知られている接着層を介して、何らの自由度なしに互いに結合している。
【０００６】
樹脂含浸層は、一般に、ファブリックなどの補強材に、熱硬化性樹脂を含浸させることによって作られる。この熱硬化性樹脂は、通常、エポキシ樹脂である。プリント基板の製造中に、熱硬化性樹脂の変態によって、含浸材料が、プリント基板の各層に不可逆的に密着した、剛性の固体物質に転換する、不可逆的な重合化がもたらされる。通常、樹脂含浸層を高温に加熱、かつ高圧で圧縮したときに、熱硬化性樹脂の各々の変態が生じる。この場合、高温とは、１００℃を超過する温度、好ましくは１５０℃を超過する温度である。高圧とは、０．３ＭＰａを超過する圧力であるが、通常は、１ＭＰａを超過する圧力である。
【０００７】
電気絶縁層を貫通している導電孔によって、複数のメタライズ層の導電トラックを電気的に接続することができる。この導電孔は、「ビア」として、より一般的に知られている。ビアは、一般に、電気絶縁層の表面に垂直に延びている。これらのビアを作る、いくつかの方法がある。最も一般的な方法の１つは、１層以上の電気絶縁層に、それらの上下を貫くように孔を設け、次いで、それらの孔の内壁を金属で覆うことである。したがって、これらのビアは、メタライズホール（金属で被覆された孔）と呼ばれる。
【０００８】
ビアは、必ずしも、プリント基板の全ての電気絶縁層を貫通しているとは限らない。例えばプリント基板の片側の外表面にしか開いていないブラインドビアホールが存在する。今日では、さらに、例えばＨＤＩ（High Density Interconnect：高密度配線)技術などの公知の技術を用いて、「ベリード」ビアを形成することもできる。ベリードビアは、プリント基板のいずれの外表面にも開いていない。ベリードビアは、例えばプリント基板の内部に埋め込まれた複数のメタライズ層に形成されている導電トラックを電気的に接続する。
【背景技術】
【０００９】
従来、次のものを備えているプリント基板が存在する。
− 電気絶縁層によって物理的に互いに分離された、いくつかのメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
− 第１の巻線軸と第２の巻線軸とをそれぞれに囲んでいる、互いに直列に接続された、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイルとであって、これらのコイルの各々のターンは、いくつかのメタライズ層に形成されており、かつ電気絶縁層の少なくとも１つを貫通しているビアによって互いに電気的に接続されている複数の導電トラックによって構成されており、これらの導電トラックとビアとの連結によって、第１のコイルの各々の１つの端から、対応する第２のコイルの反対側の端へと、途中で途切れることなく、連続的に延在している導電線が形成されている、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイル。
【００１０】
フラックスゲートセンサのような磁界センサにおいては、コイル間の直列接続は頻繁に行われる。このような磁界センサの場合には、これらのコイルは、それぞれの磁性体バー、または磁性体リングのそれぞれのアームを囲んでいる励磁コイルである。
【００１１】
このような従来技術は、特許文献１〜特許文献３によっても公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】英国特許公開第２３３９２９４号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００６−００１４２２号公報
【特許文献３】英国特許公開第２２６５０１３号公報
【特許文献４】米国特許第７３７２２６１号公報
【特許文献５】国際公開第ＷＯ０８／０１６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術によるプリント基板においては、第１および第２のコイルを形成するために、垂直方向にスタックされる２つのメタライズ層間に、４つのビアが必要になる。さらに、これらの２つのコイルに電流を供給するために、４つの接続パッドも必要になる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、これらのコイル、およびこれらのコイルが形成されているプリント基板の製造を簡略化することを目的としている。したがって、この目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載のプリント基板を提供する。
【００１５】
このプリント基板においては、第１および第２のコイルを形成するために必要なビアの数が少なくなる。実際、第１のメタライズ層においても、第２のメタライズ層においても、同一の導電トラックを用いて、第１および第２のコイルのターンが、形成されている。この導電トラックを、別のメタライズ層に形成されている別の導電トラックに接続するためには、２つのビアしか必要としない。さらに、これらの２つのコイルへの電流供給に用いられる接続パッドの数は、従来技術の実施形態における４個ではなく、２個だけで十分である。
【００１６】
このプリント基板の実施形態には、従属請求項における特徴の１つ以上を有する実施形態が含まれる。
【００１７】
このプリント基板のこれらの実施形態は、次の利点を有している。
− 各コイルを、下向き巻線部と上向き巻線部とによって構成することによって、各コイルへの／からの信号の入出力を行うための全ての接続パッドを、プリント基板の同一の面上に配置することができる。
− 第１および第２のコイルを構成している導電トラックの重ね合わせに、軸対称性が存在するために、理想的なコイルに対照的に、プリント基板のコイルによって発生するか、または測定される磁界に生じ得るバイアスの大きさが制限される。
− さらに、導電トラックが中心対称性を有しているという事実によって、垂直巻線軸に沿う磁界の一様性が増す。
【００１８】
本発明は、さらに、次のものを備えている磁界センサを提供するものである。
− 互いに平行な２つのアームを有する磁心と、
− 磁心のアームを囲んでいる、少なくとも２つのコイルと
− 磁界センサの２つのコイルを構成している２つのコイルを有している上述のプリント基板。
【００１９】
本発明は、さらに、請求項９に記載の交流発電機をも提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による磁界センサの斜視図である。
【図２】図１の磁界センサのコイルを作るために、上部メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図３】図１の磁界センサのコイルを作るために、偶数次の中間メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図４】図１の磁界センサのコイルを作るために、奇数次の中間メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図５】図１の磁界センサのコイルを作るために、下部メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図６】図３と図４との導電トラックを、一平面上に重ね合わせた図である。
【図７】図１の磁界センサに用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの組立分解斜視図である。
【図８】図１の磁界センサに用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの組立後の斜視図である。
【図９】図８の、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの上部Ｕ字形状部分と下部Ｕ字形状部分とのアームの重ね合わせを示す部分断面図である。
【図１０】本発明による交流発電機の斜視図である。
【図１１】図１０の交流発電機のプリント基板に形成されている導電トラックの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付図面を参照して、単に非限定的な例として示す以下の説明を読むことによって、本発明を、より明瞭に理解しうると思う。
【００２２】
図面において、同等の要素には、同一の符号を付してある。
【００２３】
以下の説明において、当業者に公知である特性および機能については、詳細に説明しない。
【００２４】
図１は、フラックスゲートセンサ２を示している。このフラックスゲートセンサ２は、外部磁界Ｔの方向を、さらに、必要に応じて、その強度を測定することができる。より具体的には、フラックスゲートセンサ２は、外部磁界Ｔの、同一直線上にない３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚへの投影とそれぞれ一致する外部磁界成分ＴX、ＴY、ＴZを測定する。軸Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交している。軸Ｚは垂直軸であり、軸ＸおよびＹは、水平面を定めている。
【００２５】
フラックスゲートセンサは、当業者にはよく知られている。その機能に関しては、例えば特許文献４を参照することができる。したがって、この説明においては、本発明を理解するために必要な特徴だけを詳細に述べる。
【００２６】
フラックスゲートセンサ２は、多層プリント基板４を備えている。多層プリント基板４は、通常、２層または５層を超えるメタライズ層、好ましくは１０層を超えるメタライズ層を有している。図１の場合には、多層プリント基板４は、１０層のメタライズ層を有している。図１においては、単純化のために、多層プリント基板４の１層しか示されていない。メタライズ層は、軸Ｚに沿って、上下にスタックされている。軸Ｚに沿った、最も上のメタライズ層は、多層プリント基板４の上面と一致し、一方、最も下のメタライズ層は、多層プリント基板４の下面と一致している。
【００２７】
多層プリント基板４は、水平な環状の凹み内に収容された磁性体リング６を有している。磁性体リング６は、多層プリント基板４の上面と下面との間に位置している。磁性体リング６は、通常、１０００を超過し、好ましくは１００００を超過する静的な比透磁率、すなわち周波数０Ｈｚにおける比透磁率を有する磁性材料で作られている。この磁性材料は、例えばミューメタル、または「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として商業的に知られている磁性金属である。
【００２８】
磁性体リング６は、多層プリント基板４から独立に製造され、次いで、多層プリント基板４の製造中に、水平な環状の凹み内に挿入される。これを可能にするために、磁性体リング６の横方向の寸法、すなわち図１の場合には、垂直断面における磁性体リング６の寸法は、凹みの対応する横方向の寸法より少なくとも５μｍだけ、好ましくは少なくとも１００μｍだけ短くされている。したがって、凹みの壁面と磁性体リング６の対向面との間には間隙が存在する。この間隙の存在のために、磁性体リング６は、多層プリント基板４から機械的圧力を受けない。磁性体リング６に及ぼされるいかなる機械的圧力も、磁気歪みによって、磁性体リング６の磁気特性を変化させ、したがって、測定される外部磁界Ｔに外乱を導き入れるから、機械的圧力を受けないことによって、フラックスゲートセンサ２の精度が著しく増す。
【００２９】
磁性体リング６は、軸Ｘに平行に２つの磁性体バー８および９、軸Ｙに平行に２つの磁性体バー１１および１２を有している。これらの磁性体バーの端部は、磁性材料から成るコーナー部によって互いに連結されて、磁性体リング６を形成している。
【００３０】
磁性体リング６を飽和磁化させるための、４つの励磁コイル１４〜１７が、多層プリント基板４内に形成されている。これらの励磁コイルは、同一の励磁電流ｉexHを、励磁周波数ｆexHで流される。励磁周波数ｆexHは、通常、３００Ｈｚを超過するが、１０ｋＨｚを超過することが好ましい。図１の場合には、励磁コイル１４〜１７は、それぞれ磁性体バー１１、８、１２、９を囲んでいる。
【００３１】
励磁コイル１４〜１７に励磁電流ｉexHが流されたときに、一方の向きに、励磁磁界ＢexHと呼ばれる磁界が発生するように、励磁コイル１４〜１７は、互いに直列に接続されている。各励磁コイル１４〜１７は、磁性体リング６の上側および下側にそれぞれ１層ずつ位置している、多層プリント基板４の２層のメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどを構成されている。導電トラックの端部は、垂直のビアによって互いに連結されている。これによって、磁性体リング６の上側と下側とに位置しているメタライズ層が連続的に結合され、励磁コイル１４〜１７の各々の各ターンが形成されている。水平軸に沿って延在しているコイルに関する、このような実施形態は、例えば特許文献５に記載されている。
【００３２】
多層プリント基板４は、さらに、磁性体バー１１、８、１２、９の磁界を測定するために、それらを、それぞれ１つずつ囲んでいる４つの測定コイル２０〜２３を有している。これらの測定コイル２０〜２３の各々によって測定される磁界の測定値を、それぞれＭ1、Ｍ2、Ｍ3、Ｍ4とする。これらの測定値は、次の関係式によって与えられる。
・ Ｍ1＝ＴY−ＢexH
・ Ｍ2＝ＴX＋ＢexH
・ Ｍ3＝ＴY＋ＢexH
・ Ｍ4＝ＴX−ＢexH
【００３３】
これらの関係式は、次の条件の下で与えられる。
− 励磁磁界ＢexHは、反時計回りの向きに回っており、
− 外部磁界成分ＴXおよびＴYは、それぞれ軸ＸおよびＹと同じ方向に向いている。
【００３４】
図１において、測定コイル２０〜２３は、それぞれ励磁コイル１４〜１７を囲んでいる。これらの測定コイル２０〜２３は、励磁コイル１４〜１７の導電トラックを形成するために用いられているメタライズ層の上側および下側に位置しているメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどが構成されている。
【００３５】
この実施形態においては、磁性体バー１１、８、１２、９の磁界を打ち消すために、さらに、４つの補償コイル２６〜２９が、それぞれ測定コイル２０〜２３を囲んでいる。したがって、外部磁界成分ＴXおよびＴYの測定値は、補償コイル２６〜２９に流れる補償電流ｉcHの強度から演繹される。
【００３６】
補償コイル２６〜２９は、測定コイルの導電トラックを形成するために用いられているメタライズ層の上側および下側に位置しているメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどを構成されている。
【００３７】
この場合には、測定がゼロ磁界空間においてなされるから、軸ＸとＹとに沿って測定される測定値間に生じる磁気結合が、このような構成でない場合に比して減少する。
【００３８】
多層プリント基板４は、さらに、外部磁界成分ＴZを測定するための垂直コイルを有している。用語「垂直コイル」は、垂直軸を囲んで、垂直軸に沿って延在しているコイルを意味している。図２〜図５を参照して、垂直コイルについて詳細に説明する。図１においては、垂直コイルは、きわめて概略的にしか示されていない。
【００３９】
より具体的には、２つの孔３０および３２が、それぞれ垂直軸３４および３６に沿って、多層プリント基板４の一方の側（上面）から他方の側（下面）まで通じている。これらの孔３０および３２は、垂直磁性体リングの２つのアームの一方および他方を受容するように作られている。図を単純化するために、この垂直磁性体リングは、図１には示していない。図１においては、孔３０、３２を囲んでいるコイルに相対的な孔３０、３２の位置について、大まかにしか示していない。これらの孔３０、３２の形状に関して、図２〜図５を参照して、より詳細に説明する。
【００４０】
これらの孔３０および３２の周囲に、多層プリント基板４は、２つの垂直励磁コイル３８および３９を有している。垂直励磁コイル３８および３９は、励磁周波数ｆexvの励磁電流ｉexvを流されたときに、垂直磁性体リングを飽和磁化させる励磁磁界Ｂexvを発生させることができる。励磁電流ｉexvおよび励磁周波数ｆexvは、例えばそれぞれ励磁電流ｉexHおよび励磁周波数ｆexHに等しくされる。
【００４１】
垂直測定コイル４０が、２つの孔３０および３２を囲んでいる。この垂直測定コイル４０は、垂直磁性体リングの磁界を測定するように作られている。
【００４２】
最後に、さらに、垂直補償コイル４２が、多層プリント基板４内に形成されている。垂直補償コイル４２は、孔３０および３２を囲んでいる。上述の補償コイル２６〜２９と同様に、垂直補償コイル４２は、それに補償電流ｉcvが流されたときに、垂直磁性体リングの磁界を打ち消す機能を有している。
【００４３】
垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の各ターンは、多層プリント基板４の各メタライズ層に形成されている各１つの導電トラックによって構成されている。同じコイルの各ターン間を電気的に互いに接続するために、同じコイルに属する導電トラック同士が、垂直ビアによって互いに結合されている。
【００４４】
最後に、フラックスゲートセンサ２は、励磁コイルおよび補償コイル、垂直励磁コイルおよび垂直補償コイルへの電流供給を制御することができ、また外部磁界Ｔの測定値を得るために、測定コイルおよび垂直測定コイルからの信号を処理することができる電子処理ユニット５０を備えている。通常、外部磁界Ｔの各外部磁界成分の測定値は、測定コイルまたは垂直測定コイルの端子間電圧のうちの、励磁周波数の高調波である周波数を有する電圧の振幅から得られる。図を単純化するために、図１には、電子処理ユニット５０と各コイルとの間の電気接続部を示していない。
【００４５】
次に、図２〜図６を参照して、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２について、より詳細に説明する。
【００４６】
図２〜図５は、それぞれ上部メタライズ層、偶数次の中間メタライズ層、奇数次の中間メタライズ層、下部メタライズ層に形成されている導電トラックを示している。上部メタライズ層には、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の上端部を構成している導電トラックが含まれている。下部メタライズ層には、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の下端部を構成している導電トラックが含まれている。
【００４７】
偶数次および奇数次の中間メタライズ層は、上部メタライズ層と下部メタライズ層との間に位置している。これらの中間メタライズ層には、各コイルのターンの主要部分を構成している導電トラックが含まれている。これらの中間メタライズ層は、偶数次の中間メタライズ層と奇数次の中間メタライズ層とが交互になるように、上下にスタックされている。偶数次の中間メタライズ層は、全て互いに同じ構造を有しているから、これらの偶数次の中間メタライズ層のうちの１つだけを、図３を参照して詳細に説明する。同様に、奇数次の中間メタライズ層は、全て互いに同じ構造を有しているから、これらの奇数次の中間メタライズ層のうちの１つだけを、図４を参照して詳細に説明する。中間メタライズ層の数は２層を超えており、４層または８層を超えていることが好ましい。
【００４８】
上部メタライズ層、中間メタライズ層、下部メタライズ層の各々に直交するように、孔３０および３２が穿たれている。これらのメタライズ層の断面は、全てのメタライズ層において同一である。孔３０と３２との水平面上の形状は細長く、同一の軸５２に沿って延びている。さらに、軸５２は、孔３０および３２の対称軸である。さらに、孔３０と３２とは、軸５２に直交する別の軸５４に関して互いに対称である。軸５２と５４とは、点０で交差している。以下の説明において、いずれのメタライズ層においても、参照番号５２、５４が付されている軸は、それぞれ同一の対称軸を表わしている。
【００４９】
この実施形態においては、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の各々は、下向き巻線部および上向き巻線部を有している。同一のコイルを形成するために、下向き巻線部と上向き巻線部とを用いることによって、各コイルに対する信号の入出力のために、多層プリント基板の同じ面上に、２つの接続パッドを形成することが可能になる。図２〜図５の例においては、これらの接続パッドは、多層プリント基板の上面に形成されている。
【００５０】
各コイルの下向き巻線部は、多層プリント基板の上面に形成されている一方の接続パッドから下面に向かって下るように、孔３０、３２の一方または両方を囲んでいる。逆に、上向き巻線部は、下面から上面に形成されている他方の接続パッドに向かって上るように、孔３０、３２の一方または両方を囲んでいる。したがって、下向き巻線部と上向き巻線部とは、どちらの接続パッドを始点とし、どちらの接続パッドを終点とするかによって、反対になる。以下の説明においては、接続パッド５６、６２、６６を始点、接続パッド５８、６０、６４を終点としている。したがって、接続パッド５６、６２、６６から下面に向かう巻線部が下向き巻線部、下面から接続パッド５８、６０、６４に向かう巻線部が上向き巻線部である。同一のコイルの下向き巻線部と上向き巻線部とは、それらを流れる電流が、常に、孔３０、３２の一方または両方のまわりに同じ向きに回るように、直列に接続されている。
【００５１】
以下の説明において、用語「接続」は、電気的接続を意味している。
【００５２】
垂直励磁コイル３８と３９とは、それぞれ孔３０と３２とを、互いに逆向きに囲んでいる。垂直測定コイル４０と垂直補償コイル４２とは、どちらも、垂直励磁コイル３８および３９を、したがって孔３０および３２を囲んでいる。垂直補償コイル４２は、垂直測定コイル４０を囲んでいる。
【００５３】
図２〜図５において、導電トラック端に位置している円環は、その導電トラックを、その直下のメタライズ層の導電トラックに接続しているビア（以下、下りビアと呼ぶ）の端を表わしている。対照的に、導電トラック端に位置している実点は、その導電トラックを、その直上のメタライズ層の導電トラックに接続しているビア（以下、上りビアと呼ぶ）の端を表わしている。したがって、下りビア、上りビアという名称は絶対的なものではなく、同一のビアが、その上端にある導電トラックを基準にしたときに、下りビアと呼ばれ、下端にある導電トラックを基準にしたときに、上りビアと呼ばれる。したがって、円環は、ビアの上端と一致しており、実点は、ビアの下端と一致している。
【００５４】
図２は、垂直励磁コイル３８および３９に励磁電流を供給するための接続パッド５６および５８を示している。これらの２つの接続パッドは、軸５２に関して互いに反対側で、軸５４上に位置している。
【００５５】
上部メタライズ層には、さらに、接続パッド６０および６２が含まれている。垂直測定コイル４０が、垂直磁性体リング内の磁界を表わす電圧を、接続パッド６０と６２との間に出力する。
【００５６】
この上部メタライズ層には、さらに、垂直補償コイル４２に補償電流を供給するための接続パッド６４および６６が含まれている。
【００５７】
接続パッド５６は、導電トラック７０を介して、下りビアであるビア６８に接続されている。導電トラック７０は、孔３０を、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでいる。この導電トラック７０は、ビア６８に達するまでに、孔３０のまわりを、何回か完全に回っている。
【００５８】
接続パッド５８は、導電トラック７４を介して、下りビアであるビア７２に接続されている。導電トラック７４は、点０に関して、導電トラック７０と中心対称の関係にある。
【００５９】
接続パッド６０、６２、６４、６６は、それぞれ下りビアであるビア７８、８０、８２、８４に接続されている。
【００６０】
図３は、偶数次の中間メタライズ層を示している。この中間メタライズ層において、垂直励磁コイル３８および３９の下向き巻線部のターンは、単一の導電トラック９０によって構成されている。同様に、垂直励磁コイル３８および３９の上向き巻線部のターンは、単一の導電トラック９２によって構成されている。導電トラック９０は、次のように形成されている。
− 上りビアであるビア９４を始点として、孔３０を、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでおり、次いで、
− 下りビアであるビア９６を終点として、孔３２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。
【００６１】
導電トラック９２は、一定の間隔すなわち距離を置いて、導電トラック９０に沿って延在している。したがって、導電トラック９２は、次のように形成されている。
− 下りビアであるビア９８を始点として、孔３０を、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでおり、次いで、
− 上りビアであるビア１００を終点として、孔３２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。
【００６２】
導電トラック９０および９２はそれぞれ、孔３０および３２のまわりを、何回か回っている。
【００６３】
この中間メタライズ層においては、垂直測定コイル４０の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック、すなわち、それぞれ導電トラック１０２および導電トラック１０４によって構成されている。導電トラック１０２は、上りビアであるビア１０６を始点、下りビアであるビア１０８を終点として、導電トラック９０および９２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。導電トラック１０４は、下りビアであるビア１１０を始点、上りビアであるビア１１２を終点として、導電トラック９０および９２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。導電トラック１０２および１０４は、孔３０および３２のまわりを、何回か完全に回っている。
【００６４】
垂直補償コイル４２の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック、すなわち、それぞれ導電トラック１１４および１１６によって構成されている。導電トラック１１４および１１６は、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。より具体的には、導電トラック１１４は、上りビアであるビア１１８から、下りビアであるビア１２０に向かって、時計回りの向きに回りながら、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。導電トラック１１６は、上りビアであるビア１２４から、下りビアであるビア１２２に向かって、反時計回りの向きに回りながら、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。この例においては、導電トラック１１４および１１６は、この中間メタライズ層において、半ターンしか構成していない。
【００６５】
ビア１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、１２２、１２４は、全て、軸５４上に並んでいる。
【００６６】
この中間メタライズ層における各コイルの上向き巻線部と下向き巻線部とを構成している２つの導電トラックは、点０に関して互いに中心対称の関係にあるが、軸対称の関係にはない。
【００６７】
図４は、図３の中間メタライズ層の直下に位置している奇数次の中間メタライズ層に形成されている導電トラックを示している。図３の下りビアの下端が、上りビアの下端として、図４にも示されている。これらの上りビアの下端には、図３の下りビアの上端と同一の符号を記している。
【００６８】
垂直励磁コイル３８および３９の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１３０および１３２によって構成されている。導電トラック１３０は、上りビアであるビア９６から下りビアであるビア１３６まで延在している。導電トラック１３２は、上りビアであるビア９８から下りビアであるビア１３８まで延在している。
【００６９】
垂直測定コイル４０の下向き巻線部、および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１４０および１４２によって構成されている。導電トラック１４０は、上りビアであるビア１０８から、下りビアであるビア１４４まで延在している。導電トラック１４２は、上りビアであるビア１１０から、下りビアであるビア１４６まで延在している。
【００７０】
最後に、垂直補償コイル４２の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１５０および１５２によって構成されている。導電トラック１５０は、上りビアであるビア１２０から、下りビアであるビア１５４まで延在しており、導電トラック１５２は、上りビアであるビア１２２から、下りビアであるビア１５６まで延在している。
【００７１】
導電トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２は、それぞれ導電トラック９２、９０、１０４、１０２、１１６、１１４を、軸５２に関して反転させることによって導き出される。さらに、導電トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２は、それぞれ導電トラック９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６を、軸５４に関して反転させることによっても導き出される。したがって、これらの導電トラックの構造については、これ以上、詳細に説明しない。さらに、図３の場合と同様に、各コイルを構成している２つの導電トラックは、点０に関して互いに中心対称の関係にあるが、軸対称の関係にはない。
【００７２】
ビア１０８、１１０、１２０、１２２、１４４、１４６、１５４、１５６は、軸５４上に並んでいる。
【００７３】
図５は、各コイルの下向き巻線部と上向き巻線部とを互いに接続するための導電トラックを有している下部メタライズ層を示している。下向き巻線部と上向き巻線部とは、信号が入出力されているときに、それらのターンを流れる電流が同じ向きに回るように、互いに接続されている。説明を簡単にするために、この下部メタライズ層は、図４の奇数次の中間メタライズ層の直下にあるとする。したがって、図５には、図４の下りビアの下端が、上りビアの下端として示されている。
【００７４】
垂直励磁コイル３８および３９には、ビア１３６を始点として、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら孔３０を囲んでおり、次いで、ビア１３８を終点として、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら孔３２を囲んでいる導電トラック１６０が含まれている。この導電トラック１６０は、点０に関して中心対称性を有している。導電トラック１６０は、孔３０および３２を、何回か完全に回っている。
【００７５】
導電トラック１６２は、垂直測定コイル４０のビア１４４と１４６とを接続している。導電トラック１６４は、垂直補償コイル４２のビア１５４と１５６とを接続している。
【００７６】
中間メタライズ層の導電トラック９０と９２とのセット、または１３０と１３２とのセットは、孔３０および３２を、互いに逆向きに回りながら囲んでいるから、いずれか一方だけでは軸対称性を有することはできない。
【００７７】
中間メタライズ層における２つの導電トラック１０２と１０４とのセットも、２つの導電トラック１４０と１４２とのセットも、いかなる軸対称性も有し得ない。実際、これらの下向き巻線部と上向き巻線部との、どちらのセットの２つの導電トラックも、同一の中間メタライズ層内に形成されており、したがって、２つの導電トラックは、互いにずれている必要がある。このことは、導電トラック９０と９２、１３０と１３２、１１４と１１６、１５０と１５２の各セットに対しても当てはまる。
【００７８】
本発明において、各コイルを上述のような構造にする目的の１つは、それぞれの巻線軸に沿う磁界の一様性を高めて、理想コイルに対照的に観察されるバイアスを抑制するために、各コイルの対称性を高めることである。偶数次および奇数次の各中間メタライズ層の導電トラックの、本明細書に説明されているレイアウトにおいては、それらの導電トラックを、単一の水平面内に重ね合わせたときに、新たな対称軸が生じて、この目的が達成される。偶数次の中間メタライズ層と奇数次の中間メタライズ層とを重ね合わせた状態が、図６に示されている。この重ね合わせによって、軸５２、５４をそれぞれの対称軸とする、２つの軸対称が生じる。これによって、ワイヤ巻線に比してバイアスが減り、巻線軸に沿う磁界の一様性が増す。したがって、全ての偶数次および全ての奇数次の中間メタライズ層の導電トラックを重ね合わせたとき、上面図である図６においては、１つの偶数次および１つの奇数次の中間メタライズ層の導電トラックしか、目視することができない。
【００７９】
最後に、上述の実施形態において、上部メタライズ層の直下に位置している、偶数次の中間メタライズ層が、その直下の奇数次の中間メタライズ層と重ね合わされたときに、これらの２つの中間メタライズ層の重ね合わせは、完全には軸対称になり得ない。実際、この偶数次の中間メタライズ層において、ビア１０６、１１２、１１８、１２４は、それぞれ上部メタライズ層のビア８０、７８、８４、８２の下端に一致するように、軸５４からわずかにずらされている。しかしながら、この偶数次の中間メタライズ層を除けば、他のいずれの偶数次の中間メタライズ層も、奇数次の中間メタライズ層の任意の１つと重ね合わせたときに、それらの重ね合わせは、完全な２軸対称性を備える。
【００８０】
図７および図８は、外部磁界成分ＴZを測定するために、フラックスゲートセンサ２において用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングを示している。図７および図８において、フラックスゲートセンサ２の他の部品は示されていない。より具体的には、垂直磁性体リング１７０を、多層プリント基板４の孔３０および３２に通すことによって、このコイルで囲まれた垂直磁性体リングが形成されている。図７は、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの分解組立図であり、図８は、同じコイルで囲まれた垂直磁性体リングの組み立て後の図である。垂直磁性体リング１７０は、上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４によって構成されている。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の各々は、「Ｕ」字の底を構成している水平部材１８４および１８６に結合された各２つの垂直のアーム１７６、１７８および１８０、１８２をそれぞれ有している。
【００８１】
上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４は、１０００を超過し、好ましくは１００００を超過する静的な比透磁率を有する磁性材料から成る板材からカットされたものである。この磁性材料は、例えばミューメタル、または「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として商業的に知られている磁性金属である。このような製造方法を用いることによって、磁性材料に加えられる機械的圧力が抑制される。とりわけ、このような製造方法によって、磁性材料の折り曲げ加工なしに、Ｕ字形状を形成することができる。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４は、実質的に、軸５２を通る垂直面ＹＺ内に延在している。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の各々の幅方向は、この垂直面内にある。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の厚さ方向は、この垂直面と直交している。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の厚さは、通常、２５０μｍ未満であるが、１００μｍ未満または２５μｍ未満であることが好ましい。
【００８２】
アーム１７６、１７８は、多層プリント基板４の上面側から、それぞれ孔３０、３２に挿入されている。一方、アーム１８０、１８２は、多層プリント基板４の下面側から、それぞれ孔３０、３２に挿入されている。
【００８３】
図９に示すように、この実施例においては、アーム１７６と１８０とは、孔３０内で、軸Ｘと直交する面同士で重ね合わされており、これによって、磁気的連続性が確保されている。アーム１７６と１８０とは、例えばそれらの垂直方向長の１／３を超過して、重ね合わされている。アーム１７８と１８２も、同様に、孔３２内で重ね合わされている。
【００８４】
アームの横方向の寸法は、孔３０、３２の対応する横方向の寸法より、少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１００μｍ短く、孔３０、３２の垂直壁面とアームの対向面との間に、間隙が形成されている。より具体的には、アームの横方向の寸法は、５μｍを超過する間隙Ｊが、垂直磁性体リング１７０の最も厚い部分と、孔３０、３２の垂直壁との間に生じるように選ばれている。垂直磁性体リング１７０の最も厚い部分は、２つのアームが軸Ｘに直交する面同士で重ね合わされている部分である。この間隙が存在するために、垂直磁性体リング１７０は機械的圧力を受けず、したがって、フラックスゲートセンサ２の精度が高くなる。
【００８５】
図１０は、磁化リング２０２の変位によって交流電圧を発生させる発電機２００を示している。図１０においては、本発明を理解するために必要な要素しか示されていない。したがって、例えばこの発電機の磁化リングを変位させる要素や電子コントローラは示されていない。
【００８６】
磁化リング２０２は、移動路２０６に沿って、上下方向の磁化の向きが交互に逆になるように配置された、一連の磁石２０４Ｎ、２０４Ｓを有している。この場合、移動路２０６は、垂直回転軸２０８に中心を有する水平な円である。Ｎ極が上側になるように配置されている磁石に、参照数字２０４Ｎを付してある。Ｓ極が上側になるように配置されている磁石に、参照数字２０４Ｓを付してある。
【００８７】
磁石２０４Ｎと２０４Ｓとが交互に並ぶように、磁石２０４Ｎ、２０４Ｓが、全移動路２０６に沿って配置されている。この場合、２個の磁石２０４Ｎの間に、必ず、１個の磁石２０４Ｓが挿入されている。例えば６個を超える磁石が、移動路２０６に沿って配置されている。
【００８８】
この発電機は、さらに、各磁石による磁界を電圧に変換することができる一連のコイル２１２Ａ、２１２Ｂを有している。この電圧への変換のために、これらのコイル２１２Ａ、２１２Ｂは、一連の磁石２０４Ｎ、２０４Ｓと対向するように配置されている。コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、移動路２０６に沿って交互に配置されている。コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、それぞれの垂直巻線軸を、一方の向きに回りながら囲む場合と、他方の向きに回りながら囲む場合とがあるということ以外は、いずれも同一である。外側から開始して、内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、垂直巻線軸を囲んでいるコイルには、符号２１２Ａを付してある。その逆の向きに回るコイルには、符号２１２Ｂを付してある。コイル２１２Ａと２１２Ｂとは、移動路２０６に沿って交互に配置されている。この場合、２つのコイル２１２Ａの間に、必ず、１つのコイル２１２Ｂが配置されている。
【００８９】
コイルの横方向の寸法は、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｎに対向するときには、このコイル２１２Ａに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれのコイル２１２Ｂが、この磁石２０４Ｎに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれの磁石２０４Ｓと対向するように設定されている。同様に、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｓに対向するときには、このコイル２１２Ａに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれのコイル２１２Ｂは、この磁石２０４Ｓに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれの磁石２０４Ｎに対向している。用語「下流」および「上流」は、この例においては、垂直回転軸２０８のまわりの、コイル２１２Ａ、２１２Ｂに相対的な、磁石２０４Ｎ、２０４Ｓの回転方向Ｓに基づいて定められている。したがって、１つのコイルが１つの磁石に対向するときに、そのコイルは、この磁石の磁束のみに強く反応し、この磁石に隣接している磁石の磁束にはほとんど影響を受けない。
【００９０】
各コイルは、垂直ビアによって互いに接続された、多層プリント基板２１４（この例においては２層の）の導電トラック（図１１）で構成されている。図１０においては、図を簡略化するために、多層プリント基板２１４は示されていない。
【００９１】
これらの導電トラックは、上部メタライズ層と下部メタライズ層とに分けられている。
【００９２】
用いる垂直ビアの数を少なくするために、コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、ペアにグループ化されている。各ペアは、１つのコイル２１１Ａと、回転方向Ｓにおいて、このコイル２１１Ａに直接隣接している１つのコイル２１２Ｂとを有している。各ペアにおいて、コイル２１２Ｂは、コイル２１２Ａの上流に位置している。
【００９３】
上部メタライズ層においては、同一のペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂのターンは、単一の導電トラック２１６によって構成されている。導電トラック２１６は、 次のように形成されている。
− 下りビアを始点として、内側から外側に向かって、反時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの巻線軸を囲んでおり、次いで、
− 別の下りビアを終点として、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ａの巻線軸を囲んでいる。
【００９４】
導電トラック２１６は、各巻線軸のまわりを、何回か完全に回っている。導電トラック２１６は、例えば上述の導電トラック９０と同様のものである。
【００９５】
下部メタライズ層においては、コイル２１２Ｂのターンは、導電トラック２１８によって構成されている。導電トラック２１８は、上りビアの下端を終点として、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの巻線軸を囲んでいる。導電トラック２１８は、さらに、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの上流側に直接隣接しているペアのコイル２１２Ａの巻線軸を囲んでいる。
【００９６】
このペアのコイル２１２Ａの、下部メタライズ層におけるターンは、このコイル２１２Ａの下流側で直接隣接しているペアのコイル２１２Ｂの、下部メタライズ層におけるターンをも構成している導電トラック２１８によって構成されている。
【００９７】
したがって、導電トラック２１８は、隣接し合う２つのペアの隣接し合うコイル２１２Ａと２１２Ｂとの、下部メタライズ層におけるターンを同時に構成している。導電トラック２１８は、さらに、隣接し合う２つのペアのコイルを直列に接続している。したがって、コイル２１２Ａ、２１２Ｂの各々のターンを流れる電流は、常に、上部メタライズ層と下部メタライズ層とで同じ向きに回る。この直列接続によって、コイルが磁石に対向しているときに、コイルの各々によって発生する電圧が順次に加え合わされて、単純に増加していく。導電トラック２１８は、上述の導電トラック１３０と同様であるが、１角度ピッチ分だけ、上部メタライズ層の導電トラックからずれている。この角度ピッチは、隣接し合うコイル２１２Ａ、２１２Ｂの、連続する２つの垂直巻線軸と、垂直回転軸２０８との間の角度と等しい。
【００９８】
図１１は、多層プリント基板２１４の上部メタライズ層を示している。図１１において、ビアの上端が、円環によって示されている。これらの上端は、全て、垂直回転軸２０８を中心とする一つの円上に並んでいる。上部メタライズ層の導電トラック２１６は、軸２２０および２２２を対称軸とする２軸対称性を有している。軸２２０と２２２とは互いに直交しており、どちらも上部メタライズ層の面内にある。
【００９９】
さらに、この実施形態においては、導電トラック２１６と２１８とを、同一水平面内に重ね合わせることによって、回転対称性を有するパターンが生じる。より具体的には、このパターンは、隣接し合うコイル２１２Ａ、２１２Ｂの、連続する２つの垂直巻線軸間の角距離に等しい１角度ピッチだけの回転によって、回転前のパターンと一致している。
【０１００】
この発電機の作動中に、コイルのペアのうちのコイル２１２Ａが、磁石２０４Ｎと対向しているときには、コイル２１２Ａは、電圧Ｕを発生させる。同時に、同じペアのうちのコイル２１２Ｂは、磁石２０４Ｓと対向しており、したがって、コイル２１２Ｂも、電圧Ｕを発生させる。同じことが、コイルの全てのペアにおいて生じる。コイルの全てのペアが、直列に接続されているから、各ペアで発生した電圧２Ｕが加え合わされ、したがって、はるかに大きな電圧が生じる。磁化リング２０２が、多層プリント基板２１４に相対的に変位すると、直前に磁石２０４Ｎに対向していたコイル２１２Ａは、次の磁石２０４Ｓに対向する位置を占める。したがって、このコイル２１２Ａは、他の全てのコイルと同様に、電圧−Ｕを発生させる。したがって、多層プリント基板２１４に相対的に、磁化リング２０２を回転変位させることによって、交流電圧が発生する。
【０１０１】
他の多くの実施形態が可能である。例えば上述のようにして作られたいくつかの多層プリント基板を、垂直方向に順に重ねることによって、多層プリント基板を厚くすることができる。このスタッキングにおいて、これらの多層プリント基板は、各コイルのターンの回る向きが同一に保たれるように相互に接続される。この場合に、いくつかの多層プリント基板を重ね合わせることによって、垂直磁性体リングの（長さ／幅）比、およびフラックスゲートセンサのターン数が増える。
【０１０２】
導電トラックは、メタライズ層のエッチングによって、またはメタライズ層への被着によって形成することができる。
【０１０３】
単純化された一変形例においては、垂直磁化リング全体に励磁磁界を発生させるために、単一の垂直励磁コイルが用いられる。
【０１０４】
各コイルを構成している導電トラックを、垂直補償コイル４２の場合に説明したように、孔３０および３２のまわりに半周しかしないようにすることもできる。この半周は、巻線軸のまわりの単一の半周である。別の一変形例においては、上向き巻線部は省かれている。
【０１０５】
多層プリント基板は、さらに、１つの水平面内に重ね合わせたときに、２軸対称性を有するパターンを示さない導電トラックを有する中間メタライズ層を備えていてもよい。
【０１０６】
図２、図５を参照して説明した上部メタライズ層、および／または下部メタライズ層が省かれている場合がある。この場合には、外部回路と各コイルとの電気的接続、および／またはコイル同士の電気的接続は、直接、中間メタライズ層においてなされる。
【０１０７】
各中間メタライズ層において、ビア９６と９８とを統合することができる。この場合には、下向き巻線部だけしかないが、良好な対称性を有するコイルが得られる。
【０１０８】
一変形例として、３層を超えるメタライズ層の導電トラックの重ね合わせが、２軸対称性を有するパターンを示す。
【０１０９】
重ね合わせによって、軸対称性を有するパターンが形成されるメタライズ層は、メタライズ層のスタックにおいて、連続し合っているメタライズ層である必要はない。
【０１１０】
垂直磁性体リングは、平行な２つの垂直磁性体バーに置き換えることができる。垂直磁性体リングと異なり、これらの垂直磁性体バーは、大きなギャップによって互いに磁気的に分離されている。この場合には、各垂直励磁コイルのターンは、これらの垂直磁性体バーのそれぞれの垂直軸３４および３６を同じ向きに回りながら囲んでいる。この構成においても、偶数次および奇数次の中間メタライズ層の導電トラックは、それらを１つの水平面上に重ね合わせることによって、２軸対称性を有するパターンが生じるようにレイアウトされている。
【０１１１】
上述の、垂直励磁コイルの巻線部を、水平で平行な複数の巻線軸を囲んで延在する励磁コイルを作るために用いることもできる。上述のように、これによって、水平磁性体リングのアーム間、または互いに平行で、磁気的に分離されている水平磁性体バー間に配置される垂直ビアの数が抑制される。
【０１１２】
コイルで囲まれた垂直磁性体リングの上部Ｕ字形状部分および下部Ｕ字形状部分は、細片またはワイヤの折り曲げ加工によって得ることができる。この場合には、これらの細片またはワイヤは、孔３０および３２を通って１つ以上のターンを構成するように巻かれることが好ましい。
【０１１３】
垂直磁性体リングを水平方向に厚くするために、いくつかの上部Ｕ字形状部分および下部Ｕ字形状部分を、それぞれプリント基板の上面側および下面側から、孔３０および３２内に挿入することができる。
【０１１４】
垂直のアーム１７６、１７８を、剛性のガイド内に収容することができる。このガイドは、例えば２５℃におけるヤング率が５ＧＰａを超過し、好ましくは５０ＧＰａを超過する材料、または材料の組み合わせで作られている。剛性のガイドは、孔３０、３２への垂直のアームの挿入を容易にする。この場合には、垂直のアームとこのガイドとの間の間隙は、垂直のアームと、孔３０、３２の壁面との間の上述の間隙に相当する。このガイドは、さらに、磁気素子のより効果的な位置決めを可能にする。このガイドは、通常、垂直の各アームを受けるために、Ｕ字形状の水平断面を有している。
【０１１５】
一変形例として、複数の垂直磁性体リングを水平方向に重ねる場合に、それらの相互の電気的絶縁のために、電気絶縁体が、それらのアーム間に挿入される。それを行うために、電気絶縁材料から、Ｕ字形状の絶縁部材を切断し、次に、このＵ字形状の絶縁部材を、隣接する２つの垂直磁性体リング１７０の一方の上部Ｕ字形状部分１７２と、他方の下部Ｕ字形状部分１７４との間に挿入する。別の方法として、上部Ｕ字形状部分１７２と下部Ｕ字形状部分１７４との、重なり合う外面に、粘性の液体または接着剤を塗るか、または注入する。さらに別の方法として、アームの表面を、電気絶縁性になるように処理する。この処理は、「パッシベーション」として知られている。
【０１１６】
磁石２０４Ｎ、２０４Ｓおよびコイル２１２Ａ、２１２Ｂが配置される移動路は、必ずしも円形でなくてもよい。一変形例として、この移動路は、例えば直線状である。
【０１１７】
発電機２００の多層プリント基板の下部メタライズ層のターンは、上部メタライズ層に形成されているターンと必ずしも同一でなくてもよい。例えば下部メタライズ層のターンの数は、上部メタライズ層のターンの数より少ない場合、または多い場合がある。
【０１１８】
多層プリント基板２１４は、さらなるターンが形成されている１層以上のメタライズ層を備えている場合がある。
【符号の説明】
【０１１９】
２ フラックスゲートセンサ
４、２１４ 多層プリント基板
６ 磁性体リング
８、９、１１、１２ 磁性体バー
１４〜１７ 励磁コイル
２０〜２３ 測定コイル
２６〜２９ 補償コイル
３０、３２ 孔
３４、３６ 垂直軸
３８、３９ 垂直励磁コイル
４０ 垂直測定コイル
４２ 垂直補償コイル
５０ 電子処理ユニット
５２、５４、２２０、２２２ 軸
５６、５８、６０、６２、６４、６６ 接続パッド
６８、７２、７８、８０、８２、８４、９４、９６、９８、１００、１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、１２２、１２４、１３６、１３８、１４４、１４６、１５４、１５６ ビア
７０、７４、９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２、１６０、１６２、１６４、２１６、２１８ 導電トラック
１７０ 垂直磁性体リング
１７２ 上部Ｕ字形状部分
１７４ 下部Ｕ字形状部分
１７６、１７８、１８０、１８２ アーム
１８４、１８６ 水平部材
２００ 発電機
２０２ 磁化リング
２０４Ｎ、２０４Ｓ 磁石
２０６ 移動路
２０８ 垂直回転軸
２１２Ａ、２１２Ｂ コイル
Ｊ 間隙
Ｓ 回転方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板、磁界センサ、および交流発電機に関する。
【０００２】
プリント基板すなわちＰＣＢは、１セットの電気部品の電気的接続のために用いられる支持体である。そのようなプリント基板は、一般に、層状プレートまたは積層プレートの形態を呈している。このプリント基板は、単層プリント基板である場合もあるし、多層プリント基板である場合もある。単層プリント基板は、各電気部品を相互に電気的に接続するための導電トラックがプリントされている、ただ１層のメタライズ層しか有していない。それに反して、多層プリント基板は、いくつかのメタライズ層、すなわち、少なくとも２層のメタライズ層、好ましくは４層または６層を超えるメタライズ層を有している。以下の説明は、主として、このような多層プリント基板に関するものである。
【０００３】
各メタライズ層は、プリント基板を構成している積層プレートの層の１つであり、これらの層には、各電気部品を相互に電気的に接続するための１つ以上の導電トラックが形成されている。これらの層は平坦であり、積層プレートの表面と平行に延在している。一般に、メタライズ層は、導電材料（通常、銅などの金属）の一様な層の被着、およびこの一様な層の、その後の、導電トラックだけを残すようなエッチングによって得られる。
【０００４】
プリント基板の各メタライズ層は、電気絶縁材料から成る電気絶縁層によって、物理的に互いに分離されている。この電気絶縁材料は高い絶縁耐力、すなわち，通常３ＭＶ／ｍを超過し、好ましくは１０ＭＶ／ｍを超過する絶縁耐力を有している。電気絶縁材料は、例えばエポキシ樹脂および／またはガラス繊維でできている。電気絶縁層は、一般に、他の層と結合したときに軟化しない材料から成る剛性板の形態を呈している。電気絶縁層は、例えば不可逆的な熱硬化処理を受けた熱硬化性樹脂でできている。
【０００５】
多層プリント基板の各層は、「樹脂含浸」層、より一般的には「プリプレグ」層として知られている接着層を介して、何らの自由度なしに互いに結合している。
【０００６】
樹脂含浸層は、一般に、ファブリックなどの補強材に、熱硬化性樹脂を含浸させることによって作られる。この熱硬化性樹脂は、通常、エポキシ樹脂である。プリント基板の製造中に、熱硬化性樹脂の変態によって、含浸材料が、プリント基板の各層に不可逆的に密着した、剛性の固体物質に転換する、不可逆的な重合化がもたらされる。通常、樹脂含浸層を高温に加熱、かつ高圧で圧縮したときに、熱硬化性樹脂の各々の変態が生じる。この場合、高温とは、１００℃を超過する温度、好ましくは１５０℃を超過する温度である。高圧とは、０．３ＭＰａを超過する圧力であるが、通常は、１ＭＰａを超過する圧力である。
【０００７】
電気絶縁層を貫通している導電孔によって、複数のメタライズ層の導電トラックを電気的に接続することができる。この導電孔は、「ビア」として、より一般的に知られている。ビアは、一般に、電気絶縁層の表面に垂直に延びている。これらのビアを作る、いくつかの方法がある。最も一般的な方法の１つは、１層以上の電気絶縁層に、それらの上下を貫くように孔を設け、次いで、それらの孔の内壁を金属で覆うことである。したがって、これらのビアは、メタライズホール（金属で被覆された孔）と呼ばれる。
【０００８】
ビアは、必ずしも、プリント基板の全ての電気絶縁層を貫通しているとは限らない。例えばプリント基板の片側の外表面にしか開いていないブラインドビアホールが存在する。今日では、さらに、例えばＨＤＩ（High Density Interconnect：高密度配線)技術などの公知の技術を用いて、「ベリード」ビアを形成することもできる。ベリードビアは、プリント基板のいずれの外表面にも開いていない。ベリードビアは、例えばプリント基板の内部に埋め込まれた複数のメタライズ層に形成されている導電トラックを電気的に接続する。
【背景技術】
【０００９】
従来、次のものを備えているプリント基板が存在する。
− 電気絶縁層によって物理的に互いに分離された、いくつかのメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
− 第１の巻線軸と第２の巻線軸とをそれぞれに囲んでいる、互いに直列に接続された、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイルとであって、これらのコイルの各々のターンは、いくつかのメタライズ層に形成されており、かつ電気絶縁層の少なくとも１つを貫通しているビアによって互いに電気的に接続されている複数の導電トラックによって構成されており、これらの導電トラックとビアとの連結によって、第１のコイルの各々の１つの端から、対応する第２のコイルの反対側の端へと、途中で途切れることなく、連続的に延在している導電線が形成されている、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイル。
【００１０】
フラックスゲートセンサのような磁界センサにおいては、コイル間の直列接続は頻繁に行われる。このような磁界センサの場合には、これらのコイルは、それぞれの磁性体バー、または磁性体リングのそれぞれのアームを囲んでいる励磁コイルである。
【００１１】
このような従来技術は、特許文献１〜特許文献３によっても公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】英国特許公開第２３３９２９４号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００６−００１４２２号公報
【特許文献３】英国特許公開第２２６５０１３号公報
【特許文献４】米国特許第７３７２２６１号公報
【特許文献５】国際公開第ＷＯ０８／０１６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術によるプリント基板においては、第１および第２のコイルを形成するために、垂直方向にスタックされる２つのメタライズ層間に、４つのビアが必要になる。さらに、これらの２つのコイルに電流を供給するために、４つの接続パッドも必要になる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、これらのコイル、およびこれらのコイルが形成されているプリント基板の製造を簡略化することを目的としている。したがって、この目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載のプリント基板を提供する。
【００１５】
このプリント基板においては、第１および第２のコイルを形成するために必要なビアの数が少なくなる。実際、第１のメタライズ層においても、第２のメタライズ層においても、同一の導電トラックを用いて、第１および第２のコイルのターンが、形成されている。この導電トラックを、別のメタライズ層に形成されている別の導電トラックに接続するためには、２つのビアしか必要としない。さらに、これらの２つのコイルへの電流供給に用いられる接続パッドの数は、従来技術の実施形態における４個ではなく、２個だけで十分である。
【００１６】
このプリント基板の実施形態には、従属請求項における特徴の１つ以上を有する実施形態が含まれる。
【００１７】
このプリント基板のこれらの実施形態は、次の利点を有している。
− 各コイルを、下向き巻線部と上向き巻線部とによって構成することによって、各コイルへの／からの信号の入出力を行うための全ての接続パッドを、プリント基板の同一の面上に配置することができる。
− 第１および第２のコイルを構成している導電トラックの重ね合わせに、軸対称性が存在するために、理想的なコイルに対照的に、プリント基板のコイルによって発生するか、または測定される磁界に生じ得るバイアスの大きさが制限される。
− さらに、導電トラックが中心対称性を有しているという事実によって、垂直巻線軸に沿う磁界の一様性が増す。
【００１８】
本発明は、さらに、次のものを備えている磁界センサを提供するものである。
− 互いに平行な２つのアームを有する磁心と、
− 磁心のアームを囲んでいる、少なくとも２つのコイルと
− 磁界センサの２つのコイルを構成している２つのコイルを有している上述のプリント基板。
【００１９】
本発明は、さらに、請求項９に記載の交流発電機をも提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による磁界センサの斜視図である。
【図２】図１の磁界センサのコイルを作るために、上部メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図３】図１の磁界センサのコイルを作るために、偶数次の中間メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図４】図１の磁界センサのコイルを作るために、奇数次の中間メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図５】図１の磁界センサのコイルを作るために、下部メタライズ層にエッチングによって形成された導電トラックの平面図である。
【図６】図３と図４との導電トラックを、一平面上に重ね合わせた図である。
【図７】図１の磁界センサに用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの組立分解斜視図である。
【図８】図１の磁界センサに用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの組立後の斜視図である。
【図９】図８の、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの上部Ｕ字形状部分と下部Ｕ字形状部分とのアームの重ね合わせを示す部分断面図である。
【図１０】本発明による交流発電機の斜視図である。
【図１１】図１０の交流発電機のプリント基板に形成されている導電トラックの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付図面を参照して、単に非限定的な例として示す以下の説明を読むことによって、本発明を、より明瞭に理解しうると思う。
【００２２】
図面において、同等の要素には、同一の符号を付してある。
【００２３】
以下の説明において、当業者に公知である特性および機能については、詳細に説明しない。
【００２４】
図１は、フラックスゲートセンサ２を示している。このフラックスゲートセンサ２は、外部磁界Ｔの方向を、さらに、必要に応じて、その強度を測定することができる。より具体的には、フラックスゲートセンサ２は、外部磁界Ｔの、同一直線上にない３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚへの投影とそれぞれ一致する外部磁界成分ＴX、ＴY、ＴZを測定する。軸Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交している。軸Ｚは垂直軸であり、軸ＸおよびＹは、水平面を定めている。
【００２５】
フラックスゲートセンサは、当業者にはよく知られている。その機能に関しては、例えば特許文献４を参照することができる。したがって、この説明においては、本発明を理解するために必要な特徴だけを詳細に述べる。
【００２６】
フラックスゲートセンサ２は、多層プリント基板４を備えている。多層プリント基板４は、通常、２層または５層を超えるメタライズ層、好ましくは１０層を超えるメタライズ層を有している。図１の場合には、多層プリント基板４は、１０層のメタライズ層を有している。図１においては、単純化のために、多層プリント基板４の１層しか示されていない。メタライズ層は、軸Ｚに沿って、上下にスタックされている。軸Ｚに沿った、最も上のメタライズ層は、多層プリント基板４の上面と一致し、一方、最も下のメタライズ層は、多層プリント基板４の下面と一致している。
【００２７】
多層プリント基板４は、水平な環状の凹み内に収容された磁性体リング６を有している。磁性体リング６は、多層プリント基板４の上面と下面との間に位置している。磁性体リング６は、通常、１０００を超過し、好ましくは１００００を超過する静的な比透磁率、すなわち周波数０Ｈｚにおける比透磁率を有する磁性材料で作られている。この磁性材料は、例えばミューメタル、または「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として商業的に知られている磁性金属である。
【００２８】
磁性体リング６は、多層プリント基板４から独立に製造され、次いで、多層プリント基板４の製造中に、水平な環状の凹み内に挿入される。これを可能にするために、磁性体リング６の横方向の寸法、すなわち図１の場合には、垂直断面における磁性体リング６の寸法は、凹みの対応する横方向の寸法より少なくとも５μｍだけ、好ましくは少なくとも１００μｍだけ短くされている。したがって、凹みの壁面と磁性体リング６の対向面との間には間隙が存在する。この間隙の存在のために、磁性体リング６は、多層プリント基板４から機械的圧力を受けない。磁性体リング６に及ぼされるいかなる機械的圧力も、磁気歪みによって、磁性体リング６の磁気特性を変化させ、したがって、測定される外部磁界Ｔに外乱を導き入れるから、機械的圧力を受けないことによって、フラックスゲートセンサ２の精度が著しく増す。
【００２９】
磁性体リング６は、軸Ｘに平行に２つの磁性体バー８および９、軸Ｙに平行に２つの磁性体バー１１および１２を有している。これらの磁性体バーの端部は、磁性材料から成るコーナー部によって互いに連結されて、磁性体リング６を形成している。
【００３０】
磁性体リング６を飽和磁化させるための、４つの励磁コイル１４〜１７が、多層プリント基板４内に形成されている。これらの励磁コイルは、同一の励磁電流ｉexHを、励磁周波数ｆexHで流される。励磁周波数ｆexHは、通常、３００Ｈｚを超過するが、１０ｋＨｚを超過することが好ましい。図１の場合には、励磁コイル１４〜１７は、それぞれ磁性体バー１１、８、１２、９を囲んでいる。
【００３１】
励磁コイル１４〜１７に励磁電流ｉexHが流されたときに、一方の向きに、励磁磁界ＢexHと呼ばれる磁界が発生するように、励磁コイル１４〜１７は、互いに直列に接続されている。各励磁コイル１４〜１７は、磁性体リング６の上側および下側にそれぞれ１層ずつ位置している、多層プリント基板４の２層のメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどを構成されている。導電トラックの端部は、垂直のビアによって互いに連結されている。これによって、磁性体リング６の上側と下側とに位置しているメタライズ層が連続的に結合され、励磁コイル１４〜１７の各々の各ターンが形成されている。水平軸に沿って延在しているコイルに関する、このような実施形態は、例えば特許文献５に記載されている。
【００３２】
多層プリント基板４は、さらに、磁性体バー１１、８、１２、９の磁界を測定するために、それらを、それぞれ１つずつ囲んでいる４つの測定コイル２０〜２３を有している。これらの測定コイル２０〜２３の各々によって測定される磁界の測定値を、それぞれＭ1、Ｍ2、Ｍ3、Ｍ4とする。これらの測定値は、次の関係式によって与えられる。
・ Ｍ1＝ＴY−ＢexH
・ Ｍ2＝ＴX＋ＢexH
・ Ｍ3＝ＴY＋ＢexH
・ Ｍ4＝ＴX−ＢexH
【００３３】
これらの関係式は、次の条件の下で与えられる。
− 励磁磁界ＢexHは、反時計回りの向きに回っており、
− 外部磁界成分ＴXおよびＴYは、それぞれ軸ＸおよびＹと同じ方向に向いている。
【００３４】
図１において、測定コイル２０〜２３は、それぞれ励磁コイル１４〜１７を囲んでいる。これらの測定コイル２０〜２３は、励磁コイル１４〜１７の導電トラックを形成するために用いられているメタライズ層の上側および下側に位置しているメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどが構成されている。
【００３５】
この実施形態においては、磁性体バー１１、８、１２、９の磁界を打ち消すために、さらに、４つの補償コイル２６〜２９が、それぞれ測定コイル２０〜２３を囲んでいる。したがって、外部磁界成分ＴXおよびＴYの測定値は、補償コイル２６〜２９に流れる補償電流ｉcHの強度から演繹される。
【００３６】
補償コイル２６〜２９は、測定コイルの導電トラックを形成するために用いられているメタライズ層の上側および下側に位置しているメタライズ層に形成されている導電トラックによって、それらのほとんどを構成されている。
【００３７】
この場合には、測定がゼロ磁界空間においてなされるから、軸ＸとＹとに沿って測定される測定値間に生じる磁気結合が、このような構成でない場合に比して減少する。
【００３８】
多層プリント基板４は、さらに、外部磁界成分ＴZを測定するための垂直コイルを有している。用語「垂直コイル」は、垂直軸を囲んで、垂直軸に沿って延在しているコイルを意味している。図２〜図５を参照して、垂直コイルについて詳細に説明する。図１においては、垂直コイルは、きわめて概略的にしか示されていない。
【００３９】
より具体的には、２つの孔３０および３２が、それぞれ垂直軸３４および３６に沿って、多層プリント基板４の一方の側（上面）から他方の側（下面）まで通じている。これらの孔３０および３２は、垂直磁性体リングの２つのアームの一方および他方を受容するように作られている。図を単純化するために、この垂直磁性体リングは、図１には示していない。図１においては、孔３０、３２を囲んでいるコイルに相対的な孔３０、３２の位置について、大まかにしか示していない。これらの孔３０、３２の形状に関して、図２〜図５を参照して、より詳細に説明する。
【００４０】
これらの孔３０および３２の周囲に、多層プリント基板４は、２つの垂直励磁コイル３８および３９を有している。垂直励磁コイル３８および３９は、励磁周波数ｆexvの励磁電流ｉexvを流されたときに、垂直磁性体リングを飽和磁化させる励磁磁界Ｂexvを発生させることができる。励磁電流ｉexvおよび励磁周波数ｆexvは、例えばそれぞれ励磁電流ｉexHおよび励磁周波数ｆexHに等しくされる。
【００４１】
垂直測定コイル４０が、２つの孔３０および３２を囲んでいる。この垂直測定コイル４０は、垂直磁性体リングの磁界を測定するように作られている。
【００４２】
最後に、さらに、垂直補償コイル４２が、多層プリント基板４内に形成されている。垂直補償コイル４２は、孔３０および３２を囲んでいる。上述の補償コイル２６〜２９と同様に、垂直補償コイル４２は、それに補償電流ｉcvが流されたときに、垂直磁性体リングの磁界を打ち消す機能を有している。
【００４３】
垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の各ターンは、多層プリント基板４の各メタライズ層に形成されている各１つの導電トラックによって構成されている。同じコイルの各ターン間を電気的に互いに接続するために、同じコイルに属する導電トラック同士が、垂直ビアによって互いに結合されている。
【００４４】
最後に、フラックスゲートセンサ２は、励磁コイルおよび補償コイル、垂直励磁コイルおよび垂直補償コイルへの電流供給を制御することができ、また外部磁界Ｔの測定値を得るために、測定コイルおよび垂直測定コイルからの信号を処理することができる電子処理ユニット５０を備えている。通常、外部磁界Ｔの各外部磁界成分の測定値は、測定コイルまたは垂直測定コイルの端子間電圧のうちの、励磁周波数の高調波である周波数を有する電圧の振幅から得られる。図を単純化するために、図１には、電子処理ユニット５０と各コイルとの間の電気接続部を示していない。
【００４５】
次に、図２〜図６を参照して、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２について、より詳細に説明する。
【００４６】
図２〜図５は、それぞれ上部メタライズ層、偶数次の中間メタライズ層、奇数次の中間メタライズ層、下部メタライズ層に形成されている導電トラックを示している。上部メタライズ層には、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の上端部を構成している導電トラックが含まれている。下部メタライズ層には、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の下端部を構成している導電トラックが含まれている。
【００４７】
偶数次および奇数次の中間メタライズ層は、上部メタライズ層と下部メタライズ層との間に位置している。これらの中間メタライズ層には、各コイルのターンの主要部分を構成している導電トラックが含まれている。これらの中間メタライズ層は、偶数次の中間メタライズ層と奇数次の中間メタライズ層とが交互になるように、上下にスタックされている。偶数次の中間メタライズ層は、全て互いに同じ構造を有しているから、これらの偶数次の中間メタライズ層のうちの１つだけを、図３を参照して詳細に説明する。同様に、奇数次の中間メタライズ層は、全て互いに同じ構造を有しているから、これらの奇数次の中間メタライズ層のうちの１つだけを、図４を参照して詳細に説明する。中間メタライズ層の数は２層を超えており、４層または８層を超えていることが好ましい。
【００４８】
上部メタライズ層、中間メタライズ層、下部メタライズ層の各々に直交するように、孔３０および３２が穿たれている。これらのメタライズ層の断面は、全てのメタライズ層において同一である。孔３０と３２との水平面上の形状は細長く、同一の軸５２に沿って延びている。さらに、軸５２は、孔３０および３２の対称軸である。さらに、孔３０と３２とは、軸５２に直交する別の軸５４に関して互いに対称である。軸５２と５４とは、点０で交差している。以下の説明において、いずれのメタライズ層においても、参照番号５２、５４が付されている軸は、それぞれ同一の対称軸を表わしている。
【００４９】
この実施形態においては、垂直励磁コイル３８および３９、垂直測定コイル４０、垂直補償コイル４２の各々は、下向き巻線部および上向き巻線部を有している。同一のコイルを形成するために、下向き巻線部と上向き巻線部とを用いることによって、各コイルに対する信号の入出力のために、多層プリント基板の同じ面上に、２つの接続パッドを形成することが可能になる。図２〜図５の例においては、これらの接続パッドは、多層プリント基板の上面に形成されている。
【００５０】
各コイルの下向き巻線部は、多層プリント基板の上面に形成されている一方の接続パッドから下面に向かって下るように、孔３０、３２の一方または両方を囲んでいる。逆に、上向き巻線部は、下面から上面に形成されている他方の接続パッドに向かって上るように、孔３０、３２の一方または両方を囲んでいる。したがって、下向き巻線部と上向き巻線部とは、どちらの接続パッドを始点とし、どちらの接続パッドを終点とするかによって、反対になる。以下の説明においては、接続パッド５６、６２、６６を始点、接続パッド５８、６０、６４を終点としている。したがって、接続パッド５６、６２、６６から下面に向かう巻線部が下向き巻線部、下面から接続パッド５８、６０、６４に向かう巻線部が上向き巻線部である。同一のコイルの下向き巻線部と上向き巻線部とは、それらを流れる電流が、常に、孔３０、３２の一方または両方のまわりに同じ向きに回るように、直列に接続されている。
【００５１】
以下の説明において、用語「接続」は、電気的接続を意味している。
【００５２】
垂直励磁コイル３８と３９とは、それぞれ孔３０と３２とを、互いに逆向きに囲んでいる。垂直測定コイル４０と垂直補償コイル４２とは、どちらも、垂直励磁コイル３８および３９を、したがって孔３０および３２を囲んでいる。垂直補償コイル４２は、垂直測定コイル４０を囲んでいる。
【００５３】
図２〜図５において、導電トラック端に位置している円環は、その導電トラックを、その直下のメタライズ層の導電トラックに接続しているビア（以下、下りビアと呼ぶ）の端を表わしている。対照的に、導電トラック端に位置している実点は、その導電トラックを、その直上のメタライズ層の導電トラックに接続しているビア（以下、上りビアと呼ぶ）の端を表わしている。したがって、下りビア、上りビアという名称は絶対的なものではなく、同一のビアが、その上端にある導電トラックを基準にしたときに、下りビアと呼ばれ、下端にある導電トラックを基準にしたときに、上りビアと呼ばれる。したがって、円環は、ビアの上端と一致しており、実点は、ビアの下端と一致している。
【００５４】
図２は、垂直励磁コイル３８および３９に励磁電流を供給するための接続パッド５６および５８を示している。これらの２つの接続パッドは、軸５２に関して互いに反対側で、軸５４上に位置している。
【００５５】
上部メタライズ層には、さらに、接続パッド６０および６２が含まれている。垂直測定コイル４０が、垂直磁性体リング内の磁界を表わす電圧を、接続パッド６０と６２との間に出力する。
【００５６】
この上部メタライズ層には、さらに、垂直補償コイル４２に補償電流を供給するための接続パッド６４および６６が含まれている。
【００５７】
接続パッド５６は、導電トラック７０を介して、下りビアであるビア６８に接続されている。導電トラック７０は、孔３０を、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでいる。この導電トラック７０は、ビア６８に達するまでに、孔３０のまわりを、何回か完全に回っている。
【００５８】
接続パッド５８は、導電トラック７４を介して、下りビアであるビア７２に接続されている。導電トラック７４は、点０に関して、導電トラック７０と中心対称の関係にある。
【００５９】
接続パッド６０、６２、６４、６６は、それぞれ下りビアであるビア７８、８０、８２、８４に接続されている。
【００６０】
図３は、偶数次の中間メタライズ層を示している。この中間メタライズ層において、垂直励磁コイル３８および３９の下向き巻線部のターンは、単一の導電トラック９０によって構成されている。同様に、垂直励磁コイル３８および３９の上向き巻線部のターンは、単一の導電トラック９２によって構成されている。導電トラック９０は、次のように形成されている。
− 上りビアであるビア９４を始点として、孔３０を、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでおり、次いで、
− 下りビアであるビア９６を終点として、孔３２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。
【００６１】
導電トラック９２は、一定の間隔すなわち距離を置いて、導電トラック９０に沿って延在している。したがって、導電トラック９２は、次のように形成されている。
− 下りビアであるビア９８を始点として、孔３０を、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら囲んでおり、次いで、
− 上りビアであるビア１００を終点として、孔３２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。
【００６２】
導電トラック９０および９２はそれぞれ、孔３０および３２のまわりを、何回か回っている。
【００６３】
この中間メタライズ層においては、垂直測定コイル４０の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック、すなわち、それぞれ導電トラック１０２および導電トラック１０４によって構成されている。導電トラック１０２は、上りビアであるビア１０６を始点、下りビアであるビア１０８を終点として、導電トラック９０および９２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。導電トラック１０４は、下りビアであるビア１１０を始点、上りビアであるビア１１２を終点として、導電トラック９０および９２を、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら囲んでいる。導電トラック１０２および１０４は、孔３０および３２のまわりを、何回か完全に回っている。
【００６４】
垂直補償コイル４２の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック、すなわち、それぞれ導電トラック１１４および１１６によって構成されている。導電トラック１１４および１１６は、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。より具体的には、導電トラック１１４は、上りビアであるビア１１８から、下りビアであるビア１２０に向かって、時計回りの向きに回りながら、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。導電トラック１１６は、上りビアであるビア１２４から、下りビアであるビア１２２に向かって、反時計回りの向きに回りながら、導電トラック１０２および１０４を囲んでいる。この例においては、導電トラック１１４および１１６は、この中間メタライズ層において、半ターンしか構成していない。
【００６５】
ビア１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、１２２、１２４は、全て、軸５４上に並んでいる。
【００６６】
この中間メタライズ層における各コイルの上向き巻線部と下向き巻線部とを構成している２つの導電トラックは、点０に関して互いに中心対称の関係にあるが、軸対称の関係にはない。
【００６７】
図４は、図３の中間メタライズ層の直下に位置している奇数次の中間メタライズ層に形成されている導電トラックを示している。図３の下りビアの下端が、上りビアの下端として、図４にも示されている。これらの上りビアの下端には、図３の下りビアの上端と同一の符号を記している。
【００６８】
垂直励磁コイル３８および３９の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１３０および１３２によって構成されている。導電トラック１３０は、上りビアであるビア９６から下りビアであるビア１３６まで延在している。導電トラック１３２は、上りビアであるビア９８から下りビアであるビア１３８まで延在している。
【００６９】
垂直測定コイル４０の下向き巻線部、および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１４０および１４２によって構成されている。導電トラック１４０は、上りビアであるビア１０８から、下りビアであるビア１４４まで延在している。導電トラック１４２は、上りビアであるビア１１０から、下りビアであるビア１４６まで延在している。
【００７０】
最後に、垂直補償コイル４２の下向き巻線部および上向き巻線部のターンは、ただ２つの導電トラック１５０および１５２によって構成されている。導電トラック１５０は、上りビアであるビア１２０から、下りビアであるビア１５４まで延在しており、導電トラック１５２は、上りビアであるビア１２２から、下りビアであるビア１５６まで延在している。
【００７１】
導電トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２は、それぞれ導電トラック９２、９０、１０４、１０２、１１６、１１４を、軸５２に関して反転させることによって導き出される。さらに、導電トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２は、それぞれ導電トラック９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６を、軸５４に関して反転させることによっても導き出される。したがって、これらの導電トラックの構造については、これ以上、詳細に説明しない。さらに、図３の場合と同様に、各コイルを構成している２つの導電トラックは、点０に関して互いに中心対称の関係にあるが、軸対称の関係にはない。
【００７２】
ビア１０８、１１０、１２０、１２２、１４４、１４６、１５４、１５６は、軸５４上に並んでいる。
【００７３】
図５は、各コイルの下向き巻線部と上向き巻線部とを互いに接続するための導電トラックを有している下部メタライズ層を示している。下向き巻線部と上向き巻線部とは、信号が入出力されているときに、それらのターンを流れる電流が同じ向きに回るように、互いに接続されている。説明を簡単にするために、この下部メタライズ層は、図４の奇数次の中間メタライズ層の直下にあるとする。したがって、図５には、図４の下りビアの下端が、上りビアの下端として示されている。
【００７４】
垂直励磁コイル３８および３９には、ビア１３６を始点として、内側から外側に向かって、時計回りの向きに回りながら孔３０を囲んでおり、次いで、ビア１３８を終点として、外側から内側に向かって、反時計回りの向きに回りながら孔３２を囲んでいる導電トラック１６０が含まれている。この導電トラック１６０は、点０に関して中心対称性を有している。導電トラック１６０は、孔３０および３２を、何回か完全に回っている。
【００７５】
導電トラック１６２は、垂直測定コイル４０のビア１４４と１４６とを接続している。導電トラック１６４は、垂直補償コイル４２のビア１５４と１５６とを接続している。
【００７６】
中間メタライズ層の導電トラック９０と９２とのセット、または１３０と１３２とのセットは、孔３０および３２を、互いに逆向きに回りながら囲んでいるから、いずれか一方だけでは軸対称性を有することはできない。
【００７７】
中間メタライズ層における２つの導電トラック１０２と１０４とのセットも、２つの導電トラック１４０と１４２とのセットも、いかなる軸対称性も有し得ない。実際、これらの下向き巻線部と上向き巻線部との、どちらのセットの２つの導電トラックも、同一の中間メタライズ層内に形成されており、したがって、２つの導電トラックは、互いにずれている必要がある。このことは、導電トラック９０と９２、１３０と１３２、１１４と１１６、１５０と１５２の各セットに対しても当てはまる。
【００７８】
本発明において、各コイルを上述のような構造にする目的の１つは、それぞれの巻線軸に沿う磁界の一様性を高めて、理想コイルに対照的に観察されるバイアスを抑制するために、各コイルの対称性を高めることである。偶数次および奇数次の各中間メタライズ層の導電トラックの、本明細書に説明されているレイアウトにおいては、それらの導電トラックを、単一の水平面内に重ね合わせたときに、新たな対称軸が生じて、この目的が達成される。偶数次の中間メタライズ層と奇数次の中間メタライズ層とを重ね合わせた状態が、図６に示されている。この重ね合わせによって、軸５２、５４をそれぞれの対称軸とする、２つの軸対称が生じる。これによって、ワイヤ巻線に比してバイアスが減り、巻線軸に沿う磁界の一様性が増す。したがって、全ての偶数次および全ての奇数次の中間メタライズ層の導電トラックを重ね合わせたとき、上面図である図６においては、１つの偶数次および１つの奇数次の中間メタライズ層の導電トラックしか、目視することができない。
【００７９】
最後に、上述の実施形態において、上部メタライズ層の直下に位置している、偶数次の中間メタライズ層が、その直下の奇数次の中間メタライズ層と重ね合わされたときに、これらの２つの中間メタライズ層の重ね合わせは、完全には軸対称になり得ない。実際、この偶数次の中間メタライズ層において、ビア１０６、１１２、１１８、１２４は、それぞれ上部メタライズ層のビア８０、７８、８４、８２の下端に一致するように、軸５４からわずかにずらされている。しかしながら、この偶数次の中間メタライズ層を除けば、他のいずれの偶数次の中間メタライズ層も、奇数次の中間メタライズ層の任意の１つと重ね合わせたときに、それらの重ね合わせは、完全な２軸対称性を備える。
【００８０】
図７および図８は、外部磁界成分ＴZを測定するために、フラックスゲートセンサ２において用いられる、コイルで囲まれた垂直磁性体リングを示している。図７および図８において、フラックスゲートセンサ２の他の部品は示されていない。より具体的には、垂直磁性体リング１７０を、多層プリント基板４の孔３０および３２に通すことによって、このコイルで囲まれた垂直磁性体リングが形成されている。図７は、コイルで囲まれた垂直磁性体リングの分解組立図であり、図８は、同じコイルで囲まれた垂直磁性体リングの組み立て後の図である。垂直磁性体リング１７０は、上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４によって構成されている。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の各々は、「Ｕ」字の底を構成している水平部材１８４および１８６に結合された各２つの垂直のアーム１７６、１７８および１８０、１８２をそれぞれ有している。
【００８１】
上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４は、１０００を超過し、好ましくは１００００を超過する静的な比透磁率を有する磁性材料から成る板材からカットされたものである。この磁性材料は、例えばミューメタル、または「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として商業的に知られている磁性金属である。このような製造方法を用いることによって、磁性材料に加えられる機械的圧力が抑制される。とりわけ、このような製造方法によって、磁性材料の折り曲げ加工なしに、Ｕ字形状を形成することができる。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４は、実質的に、軸５２を通る垂直面ＹＺ内に延在している。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の各々の幅方向は、この垂直面内にある。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の厚さ方向は、この垂直面と直交している。上部Ｕ字形状部分１７２および下部Ｕ字形状部分１７４の厚さは、通常、２５０μｍ未満であるが、１００μｍ未満または２５μｍ未満であることが好ましい。
【００８２】
アーム１７６、１７８は、多層プリント基板４の上面側から、それぞれ孔３０、３２に挿入されている。一方、アーム１８０、１８２は、多層プリント基板４の下面側から、それぞれ孔３０、３２に挿入されている。
【００８３】
図９に示すように、この実施例においては、アーム１７６と１８０とは、孔３０内で、軸Ｘと直交する面同士で重ね合わされており、これによって、磁気的連続性が確保されている。アーム１７６と１８０とは、例えばそれらの垂直方向長の１／３を超過して、重ね合わされている。アーム１７８と１８２も、同様に、孔３２内で重ね合わされている。
【００８４】
アームの横方向の寸法は、孔３０、３２の対応する横方向の寸法より、少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１００μｍ短く、孔３０、３２の垂直壁面とアームの対向面との間に、間隙が形成されている。より具体的には、アームの横方向の寸法は、５μｍを超過する間隙Ｊが、垂直磁性体リング１７０の最も厚い部分と、孔３０、３２の垂直壁との間に生じるように選ばれている。垂直磁性体リング１７０の最も厚い部分は、２つのアームが軸Ｘに直交する面同士で重ね合わされている部分である。この間隙が存在するために、垂直磁性体リング１７０は機械的圧力を受けず、したがって、フラックスゲートセンサ２の精度が高くなる。
【００８５】
図１０は、磁化リング２０２の変位によって交流電圧を発生させる発電機２００を示している。図１０においては、本発明を理解するために必要な要素しか示されていない。したがって、例えばこの発電機の磁化リングを変位させる要素や電子コントローラは示されていない。
【００８６】
磁化リング２０２は、移動路２０６に沿って、上下方向の磁化の向きが交互に逆になるように配置された、一連の磁石２０４Ｎ、２０４Ｓを有している。この場合、移動路２０６は、垂直回転軸２０８に中心を有する水平な円である。Ｎ極が上側になるように配置されている磁石に、参照数字２０４Ｎを付してある。Ｓ極が上側になるように配置されている磁石に、参照数字２０４Ｓを付してある。
【００８７】
磁石２０４Ｎと２０４Ｓとが交互に並ぶように、磁石２０４Ｎ、２０４Ｓが、全移動路２０６に沿って配置されている。この場合、２個の磁石２０４Ｎの間に、必ず、１個の磁石２０４Ｓが挿入されている。例えば６個を超える磁石が、移動路２０６に沿って配置されている。
【００８８】
この発電機は、さらに、各磁石による磁界を電圧に変換することができる一連のコイル２１２Ａ、２１２Ｂを有している。この電圧への変換のために、これらのコイル２１２Ａ、２１２Ｂは、一連の磁石２０４Ｎ、２０４Ｓと対向するように配置されている。コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、移動路２０６に沿って交互に配置されている。コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、それぞれの垂直巻線軸を、一方の向きに回りながら囲む場合と、他方の向きに回りながら囲む場合とがあるということ以外は、いずれも同一である。外側から開始して、内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、垂直巻線軸を囲んでいるコイルには、符号２１２Ａを付してある。その逆の向きに回るコイルには、符号２１２Ｂを付してある。コイル２１２Ａと２１２Ｂとは、移動路２０６に沿って交互に配置されている。この場合、２つのコイル２１２Ａの間に、必ず、１つのコイル２１２Ｂが配置されている。
【００８９】
コイルの横方向の寸法は、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｎに対向するときには、このコイル２１２Ａに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれのコイル２１２Ｂが、この磁石２０４Ｎに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれの磁石２０４Ｓと対向するように設定されている。同様に、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｓに対向するときには、このコイル２１２Ａに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれのコイル２１２Ｂは、この磁石２０４Ｓに直接に隣接している、上流および下流のそれぞれの磁石２０４Ｎに対向している。用語「下流」および「上流」は、この例においては、垂直回転軸２０８のまわりの、コイル２１２Ａ、２１２Ｂに相対的な、磁石２０４Ｎ、２０４Ｓの回転方向Ｓに基づいて定められている。したがって、１つのコイルが１つの磁石に対向するときに、そのコイルは、この磁石の磁束のみに強く反応し、この磁石に隣接している磁石の磁束にはほとんど影響を受けない。
【００９０】
各コイルは、垂直ビアによって互いに接続された、多層プリント基板２１４（この例においては２層の）の導電トラック（図１１）で構成されている。図１０においては、図を簡略化するために、多層プリント基板２１４は示されていない。
【００９１】
これらの導電トラックは、上部メタライズ層と下部メタライズ層とに分けられている。
【００９２】
用いる垂直ビアの数を少なくするために、コイル２１２Ａ、２１２Ｂは、ペアにグループ化されている。各ペアは、１つのコイル２１１Ａと、回転方向Ｓにおいて、このコイル２１１Ａに直接隣接している１つのコイル２１２Ｂとを有している。各ペアにおいて、コイル２１２Ｂは、コイル２１２Ａの上流に位置している。
【００９３】
上部メタライズ層においては、同一のペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂのターンは、単一の導電トラック２１６によって構成されている。導電トラック２１６は、 次のように形成されている。
− 下りビアを始点として、内側から外側に向かって、反時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの巻線軸を囲んでおり、次いで、
− 別の下りビアを終点として、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ａの巻線軸を囲んでいる。
【００９４】
導電トラック２１６は、各巻線軸のまわりを、何回か完全に回っている。導電トラック２１６は、例えば上述の導電トラック９０と同様のものである。
【００９５】
下部メタライズ層においては、コイル２１２Ｂのターンは、導電トラック２１８によって構成されている。導電トラック２１８は、上りビアの下端を終点として、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの巻線軸を囲んでいる。導電トラック２１８は、さらに、外側から内側に向かって、時計回りの向きに回りながら、コイル２１２Ｂの上流側に直接隣接しているペアのコイル２１２Ａの巻線軸を囲んでいる。
【００９６】
このペアのコイル２１２Ａの、下部メタライズ層におけるターンは、このコイル２１２Ａの下流側で直接隣接しているペアのコイル２１２Ｂの、下部メタライズ層におけるターンをも構成している導電トラック２１８によって構成されている。
【００９７】
したがって、導電トラック２１８は、隣接し合う２つのペアの隣接し合うコイル２１２Ａと２１２Ｂとの、下部メタライズ層におけるターンを同時に構成している。導電トラック２１８は、さらに、隣接し合う２つのペアのコイルを直列に接続している。したがって、コイル２１２Ａ、２１２Ｂの各々のターンを流れる電流は、常に、上部メタライズ層と下部メタライズ層とで同じ向きに回る。この直列接続によって、コイルが磁石に対向しているときに、コイルの各々によって発生する電圧が順次に加え合わされて、単純に増加していく。導電トラック２１８は、上述の導電トラック１３０と同様であるが、１角度ピッチ分だけ、上部メタライズ層の導電トラックからずれている。この角度ピッチは、隣接し合うコイル２１２Ａ、２１２Ｂの、連続する２つの垂直巻線軸と、垂直回転軸２０８との間の角度と等しい。
【００９８】
図１１は、多層プリント基板２１４の上部メタライズ層を示している。図１１において、ビアの上端が、円環によって示されている。これらの上端は、全て、垂直回転軸２０８を中心とする一つの円上に並んでいる。上部メタライズ層の導電トラック２１６は、軸２２０および２２２を対称軸とする２軸対称性を有している。軸２２０と２２２とは互いに直交しており、どちらも上部メタライズ層の面内にある。
【００９９】
さらに、この実施形態においては、導電トラック２１６と２１８とを、同一水平面内に重ね合わせることによって、回転対称性を有するパターンが生じる。より具体的には、このパターンは、隣接し合うコイル２１２Ａ、２１２Ｂの、連続する２つの垂直巻線軸間の角距離に等しい１角度ピッチだけの回転によって、回転前のパターンと一致している。
【０１００】
この発電機の作動中に、コイルのペアのうちのコイル２１２Ａが、磁石２０４Ｎと対向しているときには、コイル２１２Ａは、電圧Ｕを発生させる。同時に、同じペアのうちのコイル２１２Ｂは、磁石２０４Ｓと対向しており、したがって、コイル２１２Ｂも、電圧Ｕを発生させる。同じことが、コイルの全てのペアにおいて生じる。コイルの全てのペアが、直列に接続されているから、各ペアで発生した電圧２Ｕが加え合わされ、したがって、はるかに大きな電圧が生じる。磁化リング２０２が、多層プリント基板２１４に相対的に変位すると、直前に磁石２０４Ｎに対向していたコイル２１２Ａは、次の磁石２０４Ｓに対向する位置を占める。したがって、このコイル２１２Ａは、他の全てのコイルと同様に、電圧−Ｕを発生させる。したがって、多層プリント基板２１４に相対的に、磁化リング２０２を回転変位させることによって、交流電圧が発生する。
【０１０１】
他の多くの実施形態が可能である。例えば上述のようにして作られたいくつかの多層プリント基板を、垂直方向に順に重ねることによって、多層プリント基板を厚くすることができる。このスタッキングにおいて、これらの多層プリント基板は、各コイルのターンの回る向きが同一に保たれるように相互に接続される。この場合に、いくつかの多層プリント基板を重ね合わせることによって、垂直磁性体リングの（長さ／幅）比、およびフラックスゲートセンサのターン数が増える。
【０１０２】
導電トラックは、メタライズ層のエッチングによって、またはメタライズ層への被着によって形成することができる。
【０１０３】
単純化された一変形例においては、垂直磁化リング全体に励磁磁界を発生させるために、単一の垂直励磁コイルが用いられる。
【０１０４】
各コイルを構成している導電トラックを、垂直補償コイル４２の場合に説明したように、孔３０および３２のまわりに半周しかしないようにすることもできる。この半周は、巻線軸のまわりの単一の半周である。別の一変形例においては、上向き巻線部は省かれている。
【０１０５】
多層プリント基板は、さらに、１つの水平面内に重ね合わせたときに、２軸対称性を有するパターンを示さない導電トラックを有する中間メタライズ層を備えていてもよい。
【０１０６】
図２、図５を参照して説明した上部メタライズ層、および／または下部メタライズ層が省かれている場合がある。この場合には、外部回路と各コイルとの電気的接続、および／またはコイル同士の電気的接続は、直接、中間メタライズ層においてなされる。
【０１０７】
各中間メタライズ層において、ビア９６と９８とを統合することができる。この場合には、下向き巻線部だけしかないが、良好な対称性を有するコイルが得られる。
【０１０８】
一変形例として、３層を超えるメタライズ層の導電トラックの重ね合わせが、２軸対称性を有するパターンを示す。
【０１０９】
重ね合わせによって、軸対称性を有するパターンが形成されるメタライズ層は、メタライズ層のスタックにおいて、連続し合っているメタライズ層である必要はない。
【０１１０】
垂直磁性体リングは、平行な２つの垂直磁性体バーに置き換えることができる。垂直磁性体リングと異なり、これらの垂直磁性体バーは、大きなギャップによって互いに磁気的に分離されている。この場合には、各垂直励磁コイルのターンは、これらの垂直磁性体バーのそれぞれの垂直軸３４および３６を同じ向きに回りながら囲んでいる。この構成においても、偶数次および奇数次の中間メタライズ層の導電トラックは、それらを１つの水平面上に重ね合わせることによって、２軸対称性を有するパターンが生じるようにレイアウトされている。
【０１１１】
上述の、垂直励磁コイルの巻線部を、水平で平行な複数の巻線軸を囲んで延在する励磁コイルを作るために用いることもできる。上述のように、これによって、水平磁性体リングのアーム間、または互いに平行で、磁気的に分離されている水平磁性体バー間に配置される垂直ビアの数が抑制される。
【０１１２】
コイルで囲まれた垂直磁性体リングの上部Ｕ字形状部分および下部Ｕ字形状部分は、細片またはワイヤの折り曲げ加工によって得ることができる。この場合には、これらの細片またはワイヤは、孔３０および３２を通って１つ以上のターンを構成するように巻かれることが好ましい。
【０１１３】
垂直磁性体リングを水平方向に厚くするために、いくつかの上部Ｕ字形状部分および下部Ｕ字形状部分を、それぞれプリント基板の上面側および下面側から、孔３０および３２内に挿入することができる。
【０１１４】
垂直のアーム１７６、１７８を、剛性のガイド内に収容することができる。このガイドは、例えば２５℃におけるヤング率が５ＧＰａを超過し、好ましくは５０ＧＰａを超過する材料、または材料の組み合わせで作られている。剛性のガイドは、孔３０、３２への垂直のアームの挿入を容易にする。この場合には、垂直のアームとこのガイドとの間の間隙は、垂直のアームと、孔３０、３２の壁面との間の上述の間隙に相当する。このガイドは、さらに、磁気素子のより効果的な位置決めを可能にする。このガイドは、通常、垂直の各アームを受けるために、Ｕ字形状の水平断面を有している。
【０１１５】
一変形例として、複数の垂直磁性体リングを水平方向に重ねる場合に、それらの相互の電気的絶縁のために、電気絶縁体が、それらのアーム間に挿入される。それを行うために、電気絶縁材料から、Ｕ字形状の絶縁部材を切断し、次に、このＵ字形状の絶縁部材を、隣接する２つの垂直磁性体リング１７０の一方の上部Ｕ字形状部分１７２と、他方の下部Ｕ字形状部分１７４との間に挿入する。別の方法として、上部Ｕ字形状部分１７２と下部Ｕ字形状部分１７４との、重なり合う外面に、粘性の液体または接着剤を塗るか、または注入する。さらに別の方法として、アームの表面を、電気絶縁性になるように処理する。この処理は、「パッシベーション」として知られている。
【０１１６】
磁石２０４Ｎ、２０４Ｓおよびコイル２１２Ａ、２１２Ｂが配置される移動路は、必ずしも円形でなくてもよい。一変形例として、この移動路は、例えば直線状である。
【０１１７】
発電機２００の多層プリント基板の下部メタライズ層のターンは、上部メタライズ層に形成されているターンと必ずしも同一でなくてもよい。例えば下部メタライズ層のターンの数は、上部メタライズ層のターンの数より少ない場合、または多い場合がある。
【０１１８】
多層プリント基板２１４は、さらなるターンが形成されている１層以上のメタライズ層を備えている場合がある。
【符号の説明】
【０１１９】
２ フラックスゲートセンサ
４、２１４ 多層プリント基板
６ 磁性体リング
８、９、１１、１２ 磁性体バー
１４〜１７ 励磁コイル
２０〜２３ 測定コイル
２６〜２９ 補償コイル
３０、３２ 孔
３４、３６ 垂直軸
３８、３９ 垂直励磁コイル
４０ 垂直測定コイル
４２ 垂直補償コイル
５０ 電子処理ユニット
５２、５４、２２０、２２２ 軸
５６、５８、６０、６２、６４、６６ 接続パッド
６８、７２、７８、８０、８２、８４、９４、９６、９８、１００、１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、１２２、１２４、１３６、１３８、１４４、１４６、１５４、１５６ ビア
７０、７４、９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２、１６０、１６２、１６４、２１６、２１８ 導電トラック
１７０ 垂直磁性体リング
１７２ 上部Ｕ字形状部分
１７４ 下部Ｕ字形状部分
１７６、１７８、１８０、１８２ アーム
１８４、１８６ 水平部材
２００ 発電機
２０２ 磁化リング
２０４Ｎ、２０４Ｓ 磁石
２０６ 移動路
２０８ 垂直回転軸
２１２Ａ、２１２Ｂ コイル
Ｊ 間隙
Ｓ 回転方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
− 電気絶縁層によって互いに物理的に分離された、いくつかのメタライズ層の、垂直方向を向くスタックと、
− 第１の垂直巻線軸（３４）と第２の垂直巻線軸（３６）とをそれぞれに囲んでいる、互いに直列に接続された、少なくとも１つの第１のコイル（３８）と、少なくとも１つの第２のコイル（３９）とであって、これらの少なくとも１つの第１のコイル（３８）および少なくとも１つの第２のコイル（３９）の各々のターンは、前記いくつかのメタライズ層に形成されており、かつ前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通しているビアにより互いに電気的に接続されている複数の導電トラックによって構成されており、前記導電トラックと前記ビアとの連結によって、前記第１のコイルの各々の１つの端から、対応する第２のコイルの反対側の端へ向かって、途中で途切れることなく、連続的に延在している導電線が形成されている、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイルとを備えているプリント基板であって、
前記少なくとも１つの第１および第２のコイル（３８、３９）として、
− 第１のメタライズ層に形成されており、前記第１の垂直巻線軸（３４）および前記第２の垂直巻線軸（３６）を囲んでいる第１の導電トラック（９０）と、
− 第２のメタライズ層に形成されており、前記第１の垂直巻線軸（３４）および前記第２の垂直巻線軸（３６）を囲んでいる第２の導電トラック（１３０）と、
− 前記第１の導電トラックおよび前記第２の導電トラックに電流が供給されたときに、該電流は、前記第１のコイルのターンの全てにおいて、常に、前記第１の垂直巻線軸のまわりを同一の向きに回り、かつ前記第２のコイルのターンの全てにおいて、常に、前記第２の垂直巻線軸のまわりを、前記第１のコイルの前記ターンの全てと同じ向きに回るか、または、前記第１のコイルの前記ターンの全てと逆の向きに回るように、前記第１の導電トラックと前記第２の導電トラックとを電気的に接続するために、前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通している第１のビア（９６）とが用いられていることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第１および第２のコイル（３８、３９）は、
− 前記第１および第２の導電トラック（９０、１３０）によって構成されている各ターンを有して、下降しながら、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる下向き巻線部と、
− 上昇しながら、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる上向き巻線部とを有しており、
前記上向き巻線部のターンは、
・ 前記第１のメタライズ層に形成されており、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる第３の導電トラック（９２）と、
・ 前記第２のメタライズ層に形成されており、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる第４の導電トラック（１３２）と、
・ 前記第３の導電トラックと前記第４の導電トラックとを電気的に接続するために、前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通している第２のビア（９８）とによって構成されており、
前記下向き巻線部と前記上向き巻線部とは、前記下向き巻線部と前記上向き巻線部とで、電流が同じ向きに回るように直列に接続されている、請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックは、前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックの、前記第１および第２のメタライズ層に平行な１つの平面上への重ね合わせによって、互いに直交しており、かつ前記第１および第２のメタライズ層に平行である軸ＸおよびＹを対称軸とする２軸対称性を有するパターンが形成され、また重ね合わされる前記第１および第２のメタライズ層の各々の単一または複数の導電トラックは、それだけでは前記軸Ｘおよび／またはＹを対称軸とする軸対称性を有しないように、前記垂直方向に連続している前記第１および第２のメタライズ層にレイアウトされている、請求項１または２に記載のプリント基板。
【請求項４】
− Ｎを２以上の自然数であるとしたときに、前記スタックは、１層の上部メタライズ層、１層の下部メタライズ層、および該上部メタライズ層と下部メタライズ層との間の、Ｎ層の中間メタライズ層を有しており、
− 前記垂直方向に重ねられた２層の中間メタライズ層から成るペアが（Ｎ−１）組以上存在し、該ペアのメタライズ層に形成されている、前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックの重ね合わせによって、前記軸ＸおよびＹを対称軸とする２軸対称性を有するパターンが形成されている、請求項３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記重ね合わせにおいて、前記第１の導電トラック（９０）と前記第３の導電トラック（９２）との組み合わせは、軸Ｙおよび軸Ｘに関して、前記第２の導電トラック（１３０）と前記第４の導電トラック（１３２）との組み合わせに対称である、請求項３または４に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第１のメタライズ層の導電トラック（９０、９２）は、第１の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、前記第２のメタライズ層の導電トラック（１３０、１３２）は、第２の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、前記第１の対称中心と前記第２の対称中心とは、前記垂直方向から見て一致している、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプリント基板。
【請求項７】
前記第１〜第４の導電トラック（９０、１３０、９２、１３２）の各々は、前記第１の垂直巻線軸と前記第２の垂直巻線軸とを、互いに逆向きに囲んでいる、請求項１〜６のいずれか１つに記載のプリント基板。
【請求項８】
− 互いに平行な２つのアーム（１７６、１７８、１８０、１８２）を有する磁心（１７０）と、
− 前記磁心のアームを囲んでいる、少なくとも２つのコイル（３８、３９）とを
備えている磁界センサであって、
この磁界センサの２つのコイルを構成している２つのコイルを有している、請求項１〜７のいずれか１つに記載のプリント基板（４）を備えていることを特徴とする磁界センサ。
【請求項９】
− 移動路に沿って、磁化の向きが交互に逆になるように配置されている一連の磁石（２０４Ｎ、２０４Ｓ）と、
− 前記一連の磁石（２０４Ｎ、２０４Ｓ）に対向しており、前記移動路に沿って、回っている向きが交互に逆になるように配置されており、交流電圧を発生させるために、前記移動路に沿って、前記一連の磁石に相対的に移動可能である一連のコイル（２１２Ａ、２１２Ｂ）であって、各コイルは、１つの磁石に正対しているときに、この正対している磁石の磁束のみに強く反応するようなサイズを有している一連のコイルと、
− 少なくとも２層のメタライズ層を有しているプリント基板とを備えている交流発電機であって、
− 前記一連のコイル（２１２Ａ、２１２Ｂ）は、前記移動路に沿って直接に隣接している２つのコイル（２１２Ｂ、２１２Ａ）をコイルペアとしてグループ化されており、同一のコイルペアの第１のコイル（２１２Ｂ）と第２のコイル（２１２Ａ）とは、該第１のコイル（２１２Ｂ）の第１の巻線軸を、第１の向きに回りながら囲み、かつ該第２のコイル（２１２Ａ）の第２の巻線軸を、該第１の向きと逆の第２の向きに回りながら囲むように、前記プリント基板の第１のメタライズ層に形成されている同一の導電トラック（２１６）を構成成分としており、
− 前記第１のコイル（２１２Ｂ）は、さらに、前記プリント基板の第２のメタライズ層に形成されている第２の導電トラック（２１８）を構成成分としており、該第２の導電トラックは、前記第１のコイル（２１２Ｂ）の第１の巻線軸を、前記第１の導電トラック（２１６）における場合と同じ向きである前記第１の向きに回りながら囲んでおり、かつ前記コイルペアの上流側に直接に隣接しているコイルペアの第２のコイル（２１２Ａ）の巻線軸を、前記第２の向きに回りながら囲んでおり、
− 前記第２のコイル（２１２Ａ）は、さらに、前記プリント基板の第２のメタライズ層に形成されている第３の導電トラック（２１８）を構成成分としており、該第３の導電トラックは、前記第２のコイル（２１２Ａ）の第２の巻線軸を、前記第１の導電トラック（２１６）における場合と同じ向きである前記第２の向きに回りながら囲んでおり、かつ前記コイルペアの下流側に直接に隣接しているコイルペアの第１のコイル（２１２Ｂ）の巻線軸を、前記第１の向きに回りながら囲んでおり、
前記上流および下流は、前記一連の磁石に相対的な、前記一連のコイルの移動方向に基づいて定められていることを特徴とする交流発電機。
【請求項１】
− 電気絶縁層によって互いに物理的に分離された、いくつかのメタライズ層の、垂直方向を向くスタックと、
− 第１の垂直巻線軸（３４）と第２の垂直巻線軸（３６）とをそれぞれに囲んでいる、互いに直列に接続された、少なくとも１つの第１のコイル（３８）と、少なくとも１つの第２のコイル（３９）とであって、これらの少なくとも１つの第１のコイル（３８）および少なくとも１つの第２のコイル（３９）の各々のターンは、前記いくつかのメタライズ層に形成されており、かつ前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通しているビアにより互いに電気的に接続されている複数の導電トラックによって構成されており、前記導電トラックと前記ビアとの連結によって、前記第１のコイルの各々の１つの端から、対応する第２のコイルの反対側の端へ向かって、途中で途切れることなく、連続的に延在している導電線が形成されている、少なくとも１つの第１のコイルと少なくとも１つの第２のコイルとを備えているプリント基板であって、
前記少なくとも１つの第１および第２のコイル（３８、３９）として、
− 第１のメタライズ層に形成されており、前記第１の垂直巻線軸（３４）および前記第２の垂直巻線軸（３６）を囲んでいる第１の導電トラック（９０）と、
− 第２のメタライズ層に形成されており、前記第１の垂直巻線軸（３４）および前記第２の垂直巻線軸（３６）を囲んでいる第２の導電トラック（１３０）と、
− 前記第１の導電トラックおよび前記第２の導電トラックに電流が供給されたときに、該電流は、前記第１のコイルのターンの全てにおいて、常に、前記第１の垂直巻線軸のまわりを同一の向きに回り、かつ前記第２のコイルのターンの全てにおいて、常に、前記第２の垂直巻線軸のまわりを、前記第１のコイルの前記ターンの全てと同じ向きに回るか、または、前記第１のコイルの前記ターンの全てと逆の向きに回るように、前記第１の導電トラックと前記第２の導電トラックとを電気的に接続するために、前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通している第１のビア（９６）とが用いられていることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第１および第２のコイル（３８、３９）は、
− 前記第１および第２の導電トラック（９０、１３０）によって構成されている各ターンを有して、下降しながら、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる下向き巻線部と、
− 上昇しながら、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる上向き巻線部とを有しており、
前記上向き巻線部のターンは、
・ 前記第１のメタライズ層に形成されており、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる第３の導電トラック（９２）と、
・ 前記第２のメタライズ層に形成されており、前記第１および第２の垂直巻線軸（３４、３６）を囲んでいる第４の導電トラック（１３２）と、
・ 前記第３の導電トラックと前記第４の導電トラックとを電気的に接続するために、前記電気絶縁層の少なくとも１つを貫通している第２のビア（９８）とによって構成されており、
前記下向き巻線部と前記上向き巻線部とは、前記下向き巻線部と前記上向き巻線部とで、電流が同じ向きに回るように直列に接続されている、請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックは、前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックの、前記第１および第２のメタライズ層に平行な１つの平面上への重ね合わせによって、互いに直交しており、かつ前記第１および第２のメタライズ層に平行である軸ＸおよびＹを対称軸とする２軸対称性を有するパターンが形成され、また重ね合わされる前記第１および第２のメタライズ層の各々の単一または複数の導電トラックは、それだけでは前記軸Ｘおよび／またはＹを対称軸とする軸対称性を有しないように、前記垂直方向に連続している前記第１および第２のメタライズ層にレイアウトされている、請求項１または２に記載のプリント基板。
【請求項４】
− Ｎを２以上の自然数であるとしたときに、前記スタックは、１層の上部メタライズ層、１層の下部メタライズ層、および該上部メタライズ層と下部メタライズ層との間の、Ｎ層の中間メタライズ層を有しており、
− 前記垂直方向に重ねられた２層の中間メタライズ層から成るペアが（Ｎ−１）組以上存在し、該ペアのメタライズ層に形成されている、前記第１および第２のコイル（３８、３９）の導電トラックの重ね合わせによって、前記軸ＸおよびＹを対称軸とする２軸対称性を有するパターンが形成されている、請求項３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記重ね合わせにおいて、前記第１の導電トラック（９０）と前記第３の導電トラック（９２）との組み合わせは、軸Ｙおよび軸Ｘに関して、前記第２の導電トラック（１３０）と前記第４の導電トラック（１３２）との組み合わせに対称である、請求項３または４に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第１のメタライズ層の導電トラック（９０、９２）は、第１の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、前記第２のメタライズ層の導電トラック（１３０、１３２）は、第２の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、前記第１の対称中心と前記第２の対称中心とは、前記垂直方向から見て一致している、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプリント基板。
【請求項７】
前記第１〜第４の導電トラック（９０、１３０、９２、１３２）の各々は、前記第１の垂直巻線軸と前記第２の垂直巻線軸とを、互いに逆向きに囲んでいる、請求項１〜６のいずれか１つに記載のプリント基板。
【請求項８】
− 互いに平行な２つのアーム（１７６、１７８、１８０、１８２）を有する磁心（１７０）と、
− 前記磁心のアームを囲んでいる、少なくとも２つのコイル（３８、３９）とを
備えている磁界センサであって、
この磁界センサの２つのコイルを構成している２つのコイルを有している、請求項１〜７のいずれか１つに記載のプリント基板（４）を備えていることを特徴とする磁界センサ。
【請求項９】
− 移動路に沿って、磁化の向きが交互に逆になるように配置されている一連の磁石（２０４Ｎ、２０４Ｓ）と、
− 前記一連の磁石（２０４Ｎ、２０４Ｓ）に対向しており、前記移動路に沿って、回っている向きが交互に逆になるように配置されており、交流電圧を発生させるために、前記移動路に沿って、前記一連の磁石に相対的に移動可能である一連のコイル（２１２Ａ、２１２Ｂ）であって、各コイルは、１つの磁石に正対しているときに、この正対している磁石の磁束のみに強く反応するようなサイズを有している一連のコイルと、
− 少なくとも２層のメタライズ層を有しているプリント基板とを備えている交流発電機であって、
− 前記一連のコイル（２１２Ａ、２１２Ｂ）は、前記移動路に沿って直接に隣接している２つのコイル（２１２Ｂ、２１２Ａ）をコイルペアとしてグループ化されており、同一のコイルペアの第１のコイル（２１２Ｂ）と第２のコイル（２１２Ａ）とは、該第１のコイル（２１２Ｂ）の第１の巻線軸を、第１の向きに回りながら囲み、かつ該第２のコイル（２１２Ａ）の第２の巻線軸を、該第１の向きと逆の第２の向きに回りながら囲むように、前記プリント基板の第１のメタライズ層に形成されている同一の導電トラック（２１６）を構成成分としており、
− 前記第１のコイル（２１２Ｂ）は、さらに、前記プリント基板の第２のメタライズ層に形成されている第２の導電トラック（２１８）を構成成分としており、該第２の導電トラックは、前記第１のコイル（２１２Ｂ）の第１の巻線軸を、前記第１の導電トラック（２１６）における場合と同じ向きである前記第１の向きに回りながら囲んでおり、かつ前記コイルペアの上流側に直接に隣接しているコイルペアの第２のコイル（２１２Ａ）の巻線軸を、前記第２の向きに回りながら囲んでおり、
− 前記第２のコイル（２１２Ａ）は、さらに、前記プリント基板の第２のメタライズ層に形成されている第３の導電トラック（２１８）を構成成分としており、該第３の導電トラックは、前記第２のコイル（２１２Ａ）の第２の巻線軸を、前記第１の導電トラック（２１６）における場合と同じ向きである前記第２の向きに回りながら囲んでおり、かつ前記コイルペアの下流側に直接に隣接しているコイルペアの第１のコイル（２１２Ｂ）の巻線軸を、前記第１の向きに回りながら囲んでおり、
前記上流および下流は、前記一連の磁石に相対的な、前記一連のコイルの移動方向に基づいて定められていることを特徴とする交流発電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５８７５５（Ｐ２０１３−５８７５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９６４３７（Ｐ２０１２−１９６４３７）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９６４３７（Ｐ２０１２−１９６４３７）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
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