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公開番号2025118577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025014202
出願日2025-01-30
発明の名称誘導式センサ装置用の測定値検出装置
出願人ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング,ROBERT BOSCH GMBH
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250805BHJP(測定;試験)
要約【課題】誘導式センサ装置用の測定値検出装置に関する。
【解決手段】本測定値検出装置は少なくとも2巻線を有する少なくとも1受信コイルを含む受信構造部を含む回路支持体を備え、少なくとも1受信コイルは複数ループセクションを有する夫々2ずつループ構造を有し、かつ回路支持体の少なくとも2平面に形成され、夫々異なる平面に配置された個々ループ構造のセクションはスルーコンタクトを介し相互電気的接続され、2ループ構造のループセクションが相互に逆向き通流方向を有し、電気的直列接続された少なくとも2巻線のループ構造が設定距離だけ相互にずらされ配置され、少なくとも2巻線の個々ループ構造端部は対応する受信構造部の端部領域において、夫々少なくとも1接続構造部を介し、少なくとも2巻線の電気的直列接続が生じるよう及び/又は当該少なくとも2巻線のうちの1巻線内部での通流方向の反転が生じるよう相互接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
誘導式センサ装置（１）用の測定値検出装置（１０）であって、
少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）を有する少なくとも１つの受信コイル（１６）を含む少なくとも１つの受信構造部（１４）を含む回路支持体（１１）を備え、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の個々の巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）は、複数のループセクション（ＳＡ）を有するそれぞれ２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）を有しており、かつ、前記回路支持体（１１）の少なくとも２つの平面に形成されており、
前記回路支持体（１１）のそれぞれ異なる平面に配置された個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のセクションは、スルーコンタクト（ＤＫ）を介して相互に電気的に接続されており、
前記個々の巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）の２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のループセクション（ＳＡ）が、相互に逆向きの通流方向を有しており、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の電気的に直列に接続された少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）は、設定距離だけ相互にずらされて配置されており、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）の個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）の端部は、対応する受信構造部（１４）の端部領域（１４．１，１４．２）において、それぞれ少なくとも１つの接続構造部（２０）を介して、少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）の電気的な直列接続が生じるように、及び／又は、前記少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）のうちの１つの巻線の内部での通流方向の反転が生じるように、相互に接続されている、
測定値検出装置（１０）。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記接続構造部（２０）の数は、前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）の数に基づいている、請求項１に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの接続構造部（２０）は、スルーコンタクト（ＤＫ）を含み、当該スルーコンタクト（ＤＫ）は、それぞれ異なる平面に配置された、２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）又は少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）のうちの１つの共通の巻線から成る２つの個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）を相互に接続しており、
前記２つの個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）は、前記スルーコンタクト（ＤＫ）において前記受信構造部（１４）の対応する端部（１４．１，１４．２）の手前で終端している、
請求項１又は２に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項４】
前記スルーコンタクト（ＤＫ）は、前記それぞれ異なる平面に配置された２つの個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）の交点の領域に配置されている、請求項３に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの接続構造部（２０）は、導体路片（２２）を含み、当該導体路片（２２）は、コンタクト点（２４）において、それぞれ、同一の平面に配置された、２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）又は２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）のうちの１つの共通の巻線から成る２つの個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）の端部に接続されており、かつ、これらの巻線を相互に接続している、請求項１又は２に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの接続構造部（２０）は、２つの平面のうちの一方又は双方の平面において、スルーコンタクト（ＤＫ）と少なくとも１つの導体路片（２２）とを含み、それぞれ異なる２つの平面に配置された、２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）又は少なくとも２つの巻線（１Ｗ１，１Ｗ２，１Ｗ３，２Ｗ１，２Ｗ２，２Ｗ３）のうちの１つの共通の巻線から成る２つの個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）を相互に接続している、請求項１又は２に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項７】
前記スルーコンタクト（ＤＫ）は、１つの平面で前記２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの一方のループ構造の端部に接続されており、他の平面で前記少なくとも１つの導体路片（２２）に接続されており、前記導体路片（２２）は、コンタクト点（２４）において前記２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの他方のループ構造の端部に接続されている、請求項６に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項８】
第１の導体路片（２２）が、１つの平面で前記スルーコンタクト（ＤＫ）に接続されており、かつ、コンタクト点（２４）において前記ループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの一方のループ構造の端部に接続されており、
第２の導体路片（２２）が、他の平面で前記スルーコンタクト（ＤＫ）に接続されており、かつ、コンタクト点（２４）において前記２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの他方のループ構造の端部に接続されている、
請求項６に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項９】
前記２つのループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のループセクション（ＳＡ）は、それぞれ周期的に反復されており、前記ループセクション（ＳＡ）の完全な１周期は、正弦波形又は矩形波形又は三角波形に対応し、周期的に反復されるループセクション（ＳＡ）の個数が前記受信構造部（１４）の周期性を規定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項１０】
前記回路支持体（１１）のそれぞれ異なる平面に配置された個々のループ構造（１８Ａ，１８Ｂ）のセクションは、前記反復されるループセクション（ＳＡ）の１／２周期又は１／４周期又は１／８周期に対応する、請求項９に記載の測定値検出装置（１０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導式センサ装置用の測定値検出装置に関する。また、本発明は、少なくとも１つのこうした測定値検出装置を備えた誘導式センサ装置も対象とする。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来技術から、少なくとも１つの励起器構造部及び少なくとも１つの受信構造部を有する測定値検出装置と、ターゲットとも称される少なくとも１つの結合装置とを備えた誘導式センサ装置が公知である。さらに、少なくとも１つの励起器構造部は、少なくとも１つの励起コイルを含む。少なくとも１つの結合装置は、少なくとも１つの導電性の結合素子を含む。少なくとも１つの受信構造部は、少なくとも１つの受信コイル、ただし、通常は２つの受信コイルを有する。少なくとも１つの励起コイルに高周波電流が通流されると、交流磁界が発生し、少なくとも１つの結合装置内に渦電流が誘導される。この場合、少なくとも１つの励起コイルと少なくとも１つの受信コイルとの誘導結合は、対応する結合装置の位置に依存する。少なくとも１つの受信コイルに誘導される電圧信号により、結合装置の実際位置、ひいては運動が検出されるべき物体の実際位置を推定することができる。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０２０２０６３９６号明細書から、ｋ重対称性を有する誘導式ターゲット装置と、ｋ重対称性を有する第１のピックアップコイル装置と、ｋ重対称性を有する第２のピックアップコイル装置とを備えた、誘導式角度センサが公知である。組合せ装置は、第１のピックアップコイル装置の信号と第２のピックアップコイル装置の信号とを組み合わせ、これに基づいて角度誤差補償された回転角度を算定するように構成されている。第１のピックアップコイル装置及び第２のピックアップコイル装置の個別ピックアップコイルは、それぞれ、回転軸線を中心として幾何学的ずれ角度だけ相互に相対的に回転されるようにずらされている。付加的に、第１のピックアップコイル装置の全体が、第２のピックアップコイル装置の全体に対して相対的に、回転軸線を中心として幾何学的ずれ角度だけ回転されている。想定される一実施形態においては、第１のピックアップコイル装置と第２のピックアップコイル装置とは、相互にガルバニックに接続されて１つ又は複数の個別ピックアップコイル対を形成しており、各個別ピックアップコイル対では、第１のピックアップコイル装置の個別ピックアップコイルのうちのそれぞれ１つずつが、これらに対して幾何学的ずれ角度だけずらされて、第２のピックアップコイル装置のそれぞれ１つずつの個別ピックアップコイルに、直列回路として又は並列回路として接続されている。こうした組合せ装置は、１つ又は複数の個別ピックアップコイル対の合成されたそれぞれ個別ピックアップコイルの信号の組合せに基づいて、角度誤差補償されたステータとロータとの間の回転角度を算定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０２０２０６３９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の開示
独立請求項１の特徴を有する誘導式センサ装置用の測定値検出装置は、対応する受信構造部の内部に受信コイルの複数の巻線間の接続構造部を効率的に配置することによりスペースを節約し、誘導電圧の振幅を増加させ、同時に測定値検出装置の角度誤差を小さくすることができるという利点を有する。受信コイルのループ構造のこうした早期の終端によって、受信コイルの少なくとも２つの巻線の直列接続、及び／又は、巻線の通流方向の反転を可能にすることができる。また、受信構造部内部における直列接続により、受信構造部外における直列接続による場合よりも高い有効電圧を受信コイルに誘導することができる。誘導電圧が増加することによって、より良い信号対雑音比が得られ、ＥＭＣロバスト性（ＥＭＣ：電磁両立性）が向上する。さらに、このことにより、より低い増幅度係数を有する低コストの半導体増幅器の使用が可能となる。「受信構造部」なる用語は、ここでは、受信構造部によって展開される平面内に接続構造部が配置されていることであると理解されたい。受信構造部が、例えば、第１の方向ｙにおいてｙ＿ｍｉｎからｙ＿ｍａｘまで延在しており、第２の方向ｘにおいてｘ＿ｍｉｎからｘ＿ｍａｘまで延在している場合、接続構造部は、ｙ＿ｍｉｎとｙ＿ｍａｘとの間又はｘ＿ｍｉｎとｘ＿ｍａｘとの間に配置されている。ここで、接続構造部の形状及び構成は、各パラメータに依存する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の各実施形態は、少なくとも１つの受信構造部を含む回路支持体を備えた、誘導式センサ装置用の測定値検出装置を提供する。少なくとも１つの受信構造部は、少なくとも２つの巻線を有する少なくとも１つの受信コイルを含む。少なくとも１つの受信コイルの個々の巻線は、複数のループセクションを有するそれぞれ２つずつのループ構造を有しており、かつ、回路支持体の少なくとも２つの平面に形成されている。回路支持体のそれぞれ異なる平面に配置された個々のループ構造のセクションは、スルーコンタクトを介して電気的に相互に接続されている。個々の巻線の２つのループ構造のループセクションは、相互に逆向きの通流方向を有している。少なくとも１つの受信コイルの電気的に直列に接続された少なくとも２つの巻線のループ構造は、設定距離だけ相互にずらされて配置されている。この場合、少なくとも１つの受信コイルの少なくとも２つの巻線の個々のループ構造の端部は、対応する受信構造部の端部領域において、それぞれ少なくとも１つの接続構造部を介して、少なくとも２つの巻線の電気的な直列接続が生じるように、及び／又は、少なくとも２つの巻線のうちの１つの巻線の内部での通流方向の反転が生じるように、相互に接続されている。
【０００７】
さらに、少なくとも１つの結合装置と上記のような測定値検出装置とを備えた、運動する物体の運動を検出する誘導式センサ装置が提案される。ここでは、少なくとも１つの結合装置又は測定値検出装置が、運動を検出すべき運動する物体に結合されている。測定値検出装置の回路支持体には、少なくとも１つの励起器構造部が配置されている。少なくとも１つの励起器構造部は少なくとも１つの評価制御回路に結合されており、当該評価制御回路により、動作中に、少なくとも１つの励起器構造部に周期的な交流信号が入力される。少なくとも１つの結合装置は、測定値検出装置の少なくとも１つの励起器構造部と少なくとも１つの受信構造部との間の誘導結合に作用するように構成されている。少なくとも１つの評価制御ユニットは、少なくとも１つの受信構造部に誘導された信号を受信して評価し、少なくとも１つの受信構造部に対する、運動している結合装置の実際相対位置、及び／又は、運動する物体の実際位置を特定するように構成されている。
【０００８】
誘導式センサ装置は、例えば、運動する物体が運動軸線に沿った検出すべき並進運動を行うリニア変位センサとして、又は、運動する物体が回転軸線を中心とした検出すべき回転運動を行う回転角度センサ若しくはロータ位置センサとして、構成可能である。誘導式回転センサにおいては、測定値検出装置は、好適には、シャフトに差し込み可能な省スペースの「Ｃ字」形状を有し得る。これにより、誘導式センサ装置を組み込むための製造コンセプトを簡略化することができる。このような測定値検出装置のためのコイルレイアウトは、原点（０，０）が適当に選択されれば、誘導式リニア変位センサ用の測定値検出装置のコイルレイアウトの座標変換によってデカルト座標において算定することができる。
【０００９】
評価制御ユニットとは、本明細書においては、検出されたセンサ信号を準備又は処理又は評価する電気モジュール又は電気回路であると理解することができる。好適には、評価制御ユニットは、ＡＳＩＣモジュール（ＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路）として構成可能である。評価制御ユニットは、ハードウェア及び／又はソフトウェアによって構成可能な少なくとも１つのインタフェースを有し得る。ハードウェア構成の場合、インタフェースは、例えば、ＡＳＩＣモジュールの一部であるものとしてよい。ただし、インタフェースは、固有の集積回路であるものとしてもよいし、又は、少なくとも部分的に離散的な部品から構成されるものとしてもよい。ソフトウェア構成においては、インタフェースは、例えば、別のソフトウェアモジュールに加えてマイクロコントローラ上に設けられたソフトウェアモジュールであるものとしてよい。
【００１０】
次いで、励起器構造部とは、評価制御ユニットからされた交流信号を送信する、予め設定された巻数を有する励起コイルであると理解することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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