(57)【要約】【課題】  複数のメタライズ層に形成されている導電トラックで構成されているコイルによって発生する、垂直巻線軸に沿う磁界の一様性を高めることができ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、垂直方向に連続している第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とに形成されている導電トラック（９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２）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、重ね合わされる第１のメタライズ層および第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、軸Ｘおよび／またはＹを対称軸とする軸対称性を有していない。【選択図】図６
2013058754.tif 000002
【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、垂直方向に沿うスタックと、
−  それぞれのメタライズ層に形成されている導電トラック（９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２）によって構成されており、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って互いに電気的に接続されている複数のターンを有し、それぞれに対応する１つ以上の垂直巻線軸に沿って延在している少なくとも１つのコイル（３８、３９、４０、４２）
とを備えているプリント基板であって、
前記垂直方向に連続している第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とに形成されている、前記コイルの導電トラック（９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２）の、前記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、重ね合わされる前記第１のメタライズ層および第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ていないことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第１のメタライズ層の導電トラック（９０、９２、１０２、１０４、１１４、１１６）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、１４０、１４２、１５０、１５２）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に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記コイルの各々は、
−  対応する垂直巻線軸を、第１の向きに回りながら囲んでおり、該垂直巻線軸に沿って、第１の方向に前進している「下向き巻線部」と呼ばれる第１の巻線部をなしている、複数の第１の導電トラック（９０、１０２、１１４、１３０、１４０、１５０）と、
−  該垂直巻線軸を、前記第１の向きに回りながら囲んでおり、該垂直巻線軸に沿って、前記第１の方向と反対の方向に前進している「上向き巻線部」と呼ばれる第２の巻線部をなしている、複数の第２の導電トラック（９２、１０４、１１６、１３２、１４２、１５２）とを有しており、
前記下向き巻線部と前記上向き巻線部とは、前記上向き巻線部と前記下向き巻線部とで、電流が同じ向きに回るように、直列接続されている、請求項１または２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記重ね合わせにおいて、
−  前記第２のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラック（１３２、１４２、１５２）は、前記軸Ｙに関して、前記第１のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラック（９２、１０４、１１６）に対称であり、かつ前記軸Ｘに関して、前記第１のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラック（９０、１０２、１１４）に対称であり、
−  前記第２のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラック（１３０、１４０、１５０）は、前記軸Ｙに関して、前記第１のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラック（９０、１０２、１１４）に対称であり、かつ前記軸Ｘに関して、前記第１のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラック（９２、１０４、１１６）に対称である、請求項３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記垂直巻線軸に沿って、磁心を受容するための貫通孔（３０、３２）が延びている、請求項１〜４のいずれか１つに記載のプリント基板。
【請求項６】
−  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、各ペアを構成している２層の中間メタライズ層は、それぞれ前記第１のメタライズ層および第２のメタライズ層に対応している、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】
−  少なくとも１つの磁心（１７０）と、
−  該磁心を飽和磁化させることができる励磁コイルおよび測定コイルの機能を満たすための１つ以上のコイル（３８〜４０）とを
備えている磁界センサであって、
前記磁界センサは、請求項１〜６のいずれか１つに記載のプリント基板を備えており、該プリント基板のコイルに、前記磁界センサの励磁コイルおよび／または測定コイルの機能を満たすためのコイルが含まれていることを特徴とする磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板および磁界センサに関する。
【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。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。これに反して、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、それらの層には、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に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。この場合の、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」または「ビアホール」として、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には、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形成し、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口し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、
・  それぞれ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構成され、電気絶縁層の少なくとも１つを貫通している導電孔によって、互いに電気的に接続されている複数のターンを有し、それぞれに対応する少なくとも１つの垂直巻線軸に沿って延在している、少なくとも１つのコイル。
【００１０】
このようなプリント基板は、例えば特許文献１または特許文献２によって公知である。
【００１１】
このようなプリント基板に関する従来技術は、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】米国特許第７５１１５９１号公報
【特許文献２】ヨーロッパ特許公開第１１６８３８７号公報
【特許文献３】米国特許第４０８０５８５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、コイルによって発生する、巻線軸に沿う磁界は、ほとんど一様性を有しておらず、かつ理想的なコイルによって発生するおそれのある磁界に、対照的なバイアスを有することが指摘されている。このような磁界の非一様性によって、これらのコイルによる測定に誤りが発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような欠点を修正することを目的としている。この目的を達成するために、本発明は、垂直方向に連続している第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とに形成されている、コイルの導電トラックの、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、重ね合わされる第１のメタライズ層および第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、それだけでは軸Ｘおよび／またはＹを対称軸とする軸対称性を有していないプリント基板を提供するものである。
【００１５】
プリント基板においては、各メタライズ層のコイルの導電トラックは、例えば完全なループを形成するように始点に終端するということは、それによって、ターンが短絡するためにあり得ない。さらに、ビアが垂直であるために、各メタライズ層の各コイルの導電トラックの始点の位置は、そのメタライズ層の上のメタライズ層に位置している、この同じコイルの導電トラックの終点の位置に定められる。
【００１６】
これらの制約のために、プリント基板が作られたとき、各メタライズ層の各コイルの導電トラックは、その下のメタライズ層に位置する同じコイルの導電トラックと完全には一致しない。したがって、各メタライズ層に形成されている導電トラックの間には、ずれが存在する。これらのずれによって、各メタライズ層の導電トラックによって発生する磁界は、そのメタライズ層の上または下に位置している別のメタライズ層の導電トラックによって発生する磁界と異なるようになる。これは、巻線軸に沿った磁界が一様ではないことを意味する。さらに、特別の予防措置を講じない限り、導電トラック間のずれによる影響を相殺することはできない。一方、特別の注意を払わない限り、これらのずれが加算されて、このプリント基板のコイルによって発生する磁界に、このコイルが、磁心のまわりに導線を機械的に巻くことによって作られている場合に発生するおそれのある磁界に比して、より大きなバイアスがもたらされる。
【００１７】
第１のメタライズ層と第２のメタライズ層との導電トラック間に軸対称性を生み出す上述のレイアウトによって、第１のメタライズ層の導電トラックのずれは、第２のメタライズ層の導電トラックのずれによって、少なくとも部分的に相殺される。これによって、プリント基板に形成されているコイルによって発生する磁界や測定される磁界に現れ得るバイアスの大きさが抑制される。
【００１８】
さらに、第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とが連続しているという事実によって、巻線軸に沿って発生する磁界の一様性が改善される。
【００１９】
本発明のプリント基板の実施形態には、次の特性のうちの１つ以上を有する形態が含まれる。
−  第１のメタライズ層の導電トラックは、第１の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、第２のメタライズ層の導電トラックは、第２の対称中心を中心とする中心対称性を有しており、第１の対称中心と第２の対称中心とは、垂直方向から見て一致している。
−  各コイルは、下降しながら、対応する垂直巻線軸を囲んでいる下向き巻線部をなしている、複数の第１の導電トラックと、上昇しながら、この垂直巻線軸を囲んでいる上向き巻線部をなしている、複数の第２の導電トラックとを有しており、下向き巻線部と上向き巻線部とは、上向き巻線部と下向き巻線部とで、電流が同じ向きに回るように、直列接続されている。
−  上述の重ね合わせにおいて、次のような対称性が得られる。
・  第２のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラックは、軸Ｙに関して、第１のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラックに対称であり、かつ軸Ｘに関して、第１のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラックに対称であり、
・  第２のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラックは、軸Ｙに関して、第１のメタライズ層の下向き巻線部の導電トラックに対称であり、かつ軸Ｘに関して、第１のメタライズ層の上向き巻線部の導電トラックに対称である。
−  このプリント基板は、垂直巻線軸に沿って延びている、磁心を受容するための貫通孔を有している。
−  Ｎを２以上の自然数であるとしたときに、メタライズ層のスタックは、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、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、ペアを構成している２層の中間メタライズ層は、それぞれ第１のメタライズ層および第２のメタライズ層に対応している。
【００２０】
さらに、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。
−  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。
−  コイルを、下向き巻線部と上向き巻線部とによって形成することによって、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ピンを、プリント基板の同一の面上に配置することができる。これによって、さらに、垂直巻線軸に沿う磁界の一様性が増す。
【００２１】
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。
−  少なくとも１つの磁心と、
−  磁心を飽和磁化させることができる励磁コイルおよび測定コイルの機能を満たすための１つ以上のコイル。
【００２２】
この磁界センサは、さらに、上述のプリント基板を備えており、このプリント基板のコイルには、磁界センサの励磁コイル、および／または測定コイルの機能を満たすためのコイルが含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】
【００２４】
添付図面を参照して、単に非限定的な例として提供する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。
【００２５】
添付図面において、同等の要素には、同一の符号を付してある。
【００２６】
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。
【００２７】
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への投影に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。
【００２８】
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について、詳細に述べる。
【００２９】
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の上面に一致し、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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る。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の精度は著しく向上する。
【００３２】
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り互いに連結されて、磁性体リング６を形成している。
【００３３】
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。
【００３４】
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、このような形態は、例えば特許文献５に開示されている。
【００３５】
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、次の関係式のようになっている。
・  Ｍ1＝ＴY−ＢexH
・  Ｍ2＝ＴX＋ＢexH
・  Ｍ3＝ＴY＋ＢexH
・  Ｍ4＝ＴX−ＢexH
【００３６】
これらの関係式は、次の条件の下におけるものである。
−  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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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は、このような構成でない場合に比して減少する。
【００４１】
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。
【００４２】
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なっている。図を単純化するために、この垂直磁性体リングは、図１には示されていない。
【００４３】
これらの孔３０および３２の周囲において、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に等しくされている。
【００４４】
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なっている。
【００４５】
最後に、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。
【００４６】
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は、垂直ビアによって互いに結合されている。
【００４７】
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。
【００４８】
ここで、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、符号５２、５４が付されている軸は、それぞれ同一の対称軸を示している。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、一方、実点は、ビアの下端と一致している。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
導電トラック９０および９２は、孔３０および３２のまわりを、何回か回っている。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
ビア１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、１２２、１２４は、全て、軸５４上に並んでいる。
【００６９】
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。
【００７０】
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。したがって、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。したがって、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数字を付している。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、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ことが認識される。
【００７５】
ビア１０８、１１０、１２０、１２２、１４４、１４６、１５４、１５６は、軸５４上に並んでいる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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、平面図である図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。
【００８２】
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を、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の下端と一致するように、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つと重ね合わせられたときに、それらの重ね合わせは、完全な２軸対称性を備える。
【００８３】
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の他の部品は示していない。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は、それぞれ、「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を有している。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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に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、これらの垂直方向長さの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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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ている、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を付している。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を付している。
【００９０】
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。
【００９１】
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に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が付されている。その逆の向きに回るコイルには、符号２１２Ｂが付されている。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。この場合に、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。
【００９２】
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は、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に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に対向する。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、主として、この磁石の磁束に反応し、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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配されている。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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との間の角度に等しい。
【０１０１】
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を中心とする同一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。
【０１０２】
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する。
【０１０３】
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に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に対向しており、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。
【０１０４】
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は増える。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、上向き巻線部が省かれる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。それをなすために、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との間に挿入することができる。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、または注入することができる。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とができる。この処理は、「パッシベーション」として知られている。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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】
【０１２２】
０  点
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
【図１】
2013058754.tif 000003
【図２】
2013058754.tif 000004
【図３】
2013058754.tif 000005
【図４】
2013058754.tif 000006
【図５】
2013058754.tif 000007
【図６】
2013058754.tif 000008
【図７】
2013058754.tif 000009
【図８】
2013058754.tif 000010
【図９】
2013058754.tif 000011
【図１０】
2013058754.tif 000012
【図１１】
2013058754.tif 000013
【外国語明細書】
2013058754000001.pdf