DE102018109507A1

DE102018109507A1 - Print coil device

Info

Publication number: DE102018109507A1
Application number: DE102018109507.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Nagel; Jürgen Schiller; Ümit Koyuncu
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Es wird eine Printspulenvorrichtung bereitgestellt, umfassend mindestens eine Printspule (14) mit einem ersten elektrischen Anschluss (40) und mit einem zweiten elektrischen Anschluss (42), wobei die mindestens eine Printspule (14) eine Mehrzahl von Spulenlagen (20) aufweist und die Spulenlagen (20) in einer Achse (18) einer sukzessiven Aufeinanderfolge beabstandet sind und aufeinander folgen mit der Nummerierung i=1, ..., n für die Spulenlagen (20), wobei n eine natürliche Zahl ist und größer oder gleich drei ist, und wobei der erste elektrische Anschluss (40) an der Spulenlage (20) mit der Nummerierung i=1 angeordnet ist und der zweite elektrische Anschluss (42) an der Spulenlage (20) mit der Nummerierung i=n/2+1 angeordnet ist, falls n gerade ist, oder an der Spulenlage (20) mit der Nummerierung i=(n-1)/2+1 angeordnet ist, falls n ungerade ist.

A print coil device is provided, comprising at least one print coil (14) with a first electrical connection (40) and with a second electrical connection (42), wherein the at least one print coil (14) has a plurality of coil layers (20) and the coil layers (20) are spaced in an axis (18) of successive succession and follow each other with the numbering i = 1, ..., n for the coil layers (20), where n is a natural number and greater than or equal to three, and wherein the first electrical connection (40) is arranged on the coil layer (20) with the numbering i = 1 and the second electrical connection (42) is arranged on the coil layer (20) with the numbering i = n / 2 + 1, if n is straight, or is located on the coil layer (20) with the numbering i = (n-1) / 2 + 1, if n is odd.

Description

Die Erfindung betrifft eine Printspulenvorrichtung, umfassend eine Printspule mit einem ersten elektrischen Anschluss und mit einem zweiten elektrischen Anschluss.The invention relates to a print coil apparatus, comprising a print coil with a first electrical connection and with a second electrical connection.

Eine solche Printspulenvorrichtung wird beispielsweise bei einem Sensor und insbesondere Näherungssensor eingesetzt, um eine analoge oder digitale Position eines (metallischen) Targets zu bestimmen. Insbesondere wird solch eine Printspulenvorrichtung bei einem induktiven Sensor eingesetzt.Such a print coil device is used, for example, in a sensor and in particular a proximity sensor to determine an analog or digital position of a (metallic) target. In particular, such a print coil apparatus is used in an inductive sensor.

Die US 2006/011399 A1 offenbart einen Näherungssensor, welcher einen Kern umfasst und eine Mehrzahl von dielektrischen Lagen in einer Stapelkonfiguration. Es ist eine Mehrzahl von Leiterpfaden vorhanden, welche sich durch die gestapelten Lagen erstrecken, und mindestens eine Spule bilden.The US 2006/011399 A1 discloses a proximity sensor comprising a core and a plurality of dielectric layers in a stacked configuration. There are a plurality of conductor paths extending through the stacked layers forming at least one coil.

Die DE 10 2011 088 394 A1 offenbart einen Metallsensor mit einem ersten Trägersubstrat, einem zweiten Trägersubstrat, einer ersten Spule, einer zweiten Spule und einem Magnetfeldsensor, wobei die Trägersubstrate als dünne Schichten ausgebildet und in einem Stapel angeordnet sind.The DE 10 2011 088 394 A1 discloses a metal sensor having a first carrier substrate, a second carrier substrate, a first coil, a second coil and a magnetic field sensor, wherein the carrier substrates are formed as thin layers and arranged in a stack.

Die DE 39 25 926 A1 offenbart eine Wirbelstrommehrlagenspule zum Erzeugen hoher magnetischer Wechselfelder.The DE 39 25 926 A1 discloses a eddy current directing coil for generating high alternating magnetic fields.

Die DE 10 2012 220 275 A1 offenbart einen induktiven Näherungsschalter mit einem Oszillator und einer Senderspule zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfelds, einer Empfangsschaltung und zwei in Differenzschaltung betriebenen Empfangsspulen zum Nachweisen eines in das magnetische Wechselfeld eindringenden metallischen Auslösers.The DE 10 2012 220 275 A1 discloses an inductive proximity switch having an oscillator and a transmitter coil for generating an alternating magnetic field, a receiving circuit and two receiving coils operated in differential circuit for detecting a penetrating into the alternating magnetic field metallic trigger.

Die DE 103 59 885 B4 offenbart eine Baugruppe für ein Schaltgerät.The DE 103 59 885 B4 discloses an assembly for a switching device.

Die WO 2012/113361 A1 offenbart einen induktiven Sensor mit einer Spulenanordnung, die wenigstens eine Erregerspule und wenigstens eine Detektionsspule enthält, wobei eine im Erregerfeld der wenigstens einen Erregerspule angeordneter elektrischer Leiter vorgesehen ist, der in Umfangsrichtung der Erregerspule wenigstens zwei Bereiche aufweist, die bei Vorhandensein eines Erregerfelds jeweils einen Wirbelstrom führen.The WO 2012/113361 A1 discloses an inductive sensor having a coil assembly including at least one excitation coil and at least one detection coil, wherein an electrical conductor disposed in the excitation field of the at least one excitation coil is provided which has at least two regions in the circumferential direction of the excitation coil, each having an eddy current in the presence of a field of excitation to lead.

In dem Artikel „Printed Inductors in RF Consumer Applications“ von Stefan Stalf, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 47, No. 3, August 2001, Seiten 426 - 435 ist eine Untersuchung an Viellagen-Planarinduktoren beschrieben.In the article "Printed Inductors in RF Consumer Applications" by Stefan Stalf, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 3, August 2001, pages 426-435 a study on multilayer planar inductors is described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Printspulenvorrichtung bereitzustellen, welche bei großer induktiv wirksamer Fläche möglichst störungsfrei arbeitet.The invention has for its object to provide a print coil apparatus which works as trouble-free as possible with a large inductively effective area.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Printspulenvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Printspule eine Mehrzahl von Spulenlagen aufweist und die Spulenlagen in einer Achse einer sukzessiven Aufeinanderfolge beabstandet sind und aufeinander folgen mit der Nummerierung i=1, ..., n für die Spulenlagen, wobei n eine natürliche Zahl ist und größer oder gleich drei ist, und wobei der erste elektrische Anschluss an der Spulenlage mit der Nummerierung i=1 angeordnet ist und der zweite elektrische Anschluss an der Spulenlage mit der Nummerierung i=n/2+1 angeordnet ist, wenn n gerade ist, oder an der Spulenlage mit der Nummerierung i=(n-1)/2+1 angeordnet ist, wenn n ungerade ist.This object is achieved according to the invention in the above-mentioned print coil apparatus in that the at least one print coil has a plurality of coil layers and the coil layers are spaced in an axis of a successive sequence and follow one another with the numbering i = 1,..., N for the Coil layers, where n is a natural number and is greater than or equal to three, and wherein the first electrical connection to the coil layer with the numbering i = 1 is arranged and the second electrical connection to the coil layer with the numbering i = n / 2 + 1 is arranged when n is straight, or at the coil layer with the numbering i = (n-1) / 2 + 1 is arranged when n is odd.

Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich ein mäanderartiger, ineinander verschachtelter Verlauf von Leiterelementen von Spulenlagen der mindestens einen Printspule erreichen. Insbesondere lässt sich eine Art von spiralförmiger Anordnung bezogen auf die gesamte Printspule erreichen.By means of the solution according to the invention, a meandering, nested course of conductor elements of coil layers of the at least one print coil can be achieved. In particular, one type of spiral arrangement relative to the entire print coil can be achieved.

Dadurch kann verhindert werden, dass sich Induktionsspannungen an einzelnen Spulenlagen aufaddieren. Dadurch wiederum lassen sich parasitäre kapazitive Ströme gering halten.As a result, induction voltages at individual coil layers can be prevented from being added up. In turn, parasitic capacitive currents can be kept low.

Es ergibt sich dadurch eine hohe Messgenauigkeit für eine Anwendung.This results in a high measurement accuracy for an application.

Weiterhin lässt sich eine große Zahl von thermischen Verbindungen zwischen Spulenlagen herstellen (insbesondere sind n thermische Verbindungen vorhanden). Dies ermöglicht einen optimierten Temperaturausgleich und Temperaturgradienten über die Printspule als Ganzes insbesondere in Richtung der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge lassen sich gering halten. Dies trägt zur Erhöhung der Messgenauigkeit bei.Furthermore, a large number of thermal connections between coil layers can be produced (in particular n thermal connections are present). This enables optimized temperature compensation and temperature gradients via the print coil as a whole, especially in the direction of the axis of the successive sequence can be kept low. This contributes to increasing the measurement accuracy.

Es lässt sich insbesondere eine gradiometrische bzw. Art von symmetrischer Ausbildung an der Printspulenvorrichtung erreichen, wenn n gerade ist.In particular, a gradiometric or type of symmetrical design on the print coil apparatus can be achieved when n is straight.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass n größer oder gleich vier ist und dabei n insbesondere gerade sein kann. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Art von symmetrischem Gradiometer ausbilden.It is provided in particular that n is greater than or equal to four and in particular n may be straight. This makes it easy to form a kind of symmetric gradiometer.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine Spulenlage mit der Nummerierung i bei i ≤ n/2 mit einer Spulenlage mit der Nummerierung n+l-i elektrisch verbunden ist. Dadurch lassen sich effektiv Temperaturgradienten verringern. Weiterhin lassen sich effektiv parasitäre kapazitive Ströme verringern.In particular, it is provided that a coil layer with the numbering i at i ≦ n / 2 is electrically connected to a coil layer with the numbering n + li. This can be effective Reduce temperature gradient. Furthermore, parasitic capacitive currents can be effectively reduced.

Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn eine Spulenlage mit der Nummerierung i bei i ≥ n/2+1 mit einer Spulenlage der Nummerierung n-i+2 elektrisch verbunden ist.For the same reason, it is favorable if a coil layer with the numbering i at i ≥ n / 2 + 1 is electrically connected to a coil layer of the numbering n-i + 2.

Günstig ist es, wenn elektrische Verbindungen zwischen Spulenlagen quer zu den Spulenlagen orientiert sind und insbesondere als Durchkontaktierungen ausgebildet sind. Dadurch lässt sich bei einfacher Herstellbarkeit und räumlicher Kompaktheit eine Printspulenvorrichtung realisieren, welche hohe Messgenauigkeiten aufgrund verringerter Störungsanfälligkeit erlaubt.It is advantageous if electrical connections between coil layers are oriented transversely to the coil layers and, in particular, are formed as plated-through holes. As a result, a print coil device can be realized with simple manufacturability and spatial compactness, which allows high measurement accuracy due to reduced susceptibility to interference.

Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn ein Leiterverlauf einer elektrischen Verbindung mindestens näherungsweise parallel zu der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge ist. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Vias herstellen und insbesondere als Durchkontaktierungen herstellen.It is particularly advantageous if a conductor profile of an electrical connection is at least approximately parallel to the axis of the successive sequence. As a result, vias can be produced in a simple manner and produced in particular as plated-through holes.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine elektrische Verbindung auch eine thermische Verbindung zwischen Spulenlagen ist und n solcher thermischen Verbindungen vorhanden sind. Dadurch lassen sich effektiv Temperaturgradienten abbauen und es lässt sich eine gute Temperaturgleichmäßigkeit über alle Spulenlagen erreichen. Dies wiederum erlaubt eine höhere Messgenauigkeit bei verringerter Störungsanfälligkeit.It is particularly advantageous if an electrical connection is also a thermal connection between coil layers and n such thermal connections are present. This can effectively reduce temperature gradients and it can be a good temperature uniformity across all coil layers achieve. This in turn allows a higher measurement accuracy with reduced susceptibility to interference.

Insbesondere ist eine thermische Verbindung (über ein Via) zwischen der Spulenlage mit der Nummerierung i= 1 und der Spulenlage mit der Nummerierung i=n vorhanden. Es ist also eine thermische Verbindung zwischen den beiden äußersten Spulenlagen vorhanden. So lassen sich effektiv thermische Temperaturgradienten verringern.In particular, there is a thermal connection (via a via) between the coil layer with the numbering i = 1 and the coil layer with the numbering i = n. So there is a thermal connection between the two outermost coil layers available. This effectively reduces thermal temperature gradients.

Günstigerweise weist eine Spulenlage einen Träger auf, an welchem eine Leiterbahn angeordnet ist, welche sich zwischen einem ersten Leiterbahn-Anschluss und einem zweiten Leiterbahn-Anschluss erstreckt. Über die Leiterbahn-Anschlüsse lassen sich Spulenlagen miteinander elektrisch verbinden, um die Printspule bereitzustellen. Der Träger ist beispielsweise aus einem Komposit-Material wie einem faserverstärkten Harzmaterial hergestellt. Es lassen sich so auf einfache Weise Print-Spulenlagen herstellen.Conveniently, a coil layer on a support on which a conductor track is arranged, which extends between a first trace connection and a second trace connection. Coil layers can be electrically connected to one another via the interconnect connections in order to provide the print coil. The carrier is made of, for example, a composite material such as a fiber-reinforced resin material. It is thus possible to produce printed coil layers in a simple manner.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leiterbahn zwischen dem ersten Leiterbahn-Anschluss und dem zweiten Leiterbahn-Anschluss spiralförmig ist. Dadurch lässt sich eine hohe Flächendeckung mit Leiterbahnen erzielen und es lassen sich effektiv große magnetische Felder erzeugen.It is particularly advantageous if the strip conductor between the first strip conductor connection and the second strip conductor connection is spiral-shaped. This makes it possible to achieve a high area coverage with printed conductors and effectively generate large magnetic fields.

Es ist dann günstig, wenn der erste Leiterbahn-Anschluss an einer Außenseite der Leiterbahn und der zweite Leiterbahn-Anschluss an einer Innenseite der Leiterbahn angeordnet ist, wobei die Innenseite einer Spiralachse näher liegt als die Außenseite. Es lässt sich so auf einfache Weise die Printspule ausbilden und es lassen sich Spulenlagen auf effektive und einfache Weise elektrisch miteinander verbinden. Es lässt sich eine elektrische Verbindung zwischen Spulenlagen über im Wesentlichen die gesamte Länge der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge beispielsweise über Durchkontaktierungen erreichen.It is favorable if the first interconnect connection is arranged on an outer side of the interconnect and the second interconnect connection on an inner side of the interconnect, wherein the inner side of a spiral axis is closer than the outer side. It can be so easily form the print coil and it can be coil layers connect in an effective and simple way electrically. It is possible to achieve an electrical connection between coil layers over substantially the entire length of the axis of the successive sequence, for example via plated-through holes.

Insbesondere ist es dann vorgesehen, dass die elektrischen Verbindungen (nur) zwischen ersten Leiterbahn-Anschlüssen von verbundenen Spulenlagen und (nur) zwischen zweiten Leiterbahn-Anschlüssen von verbundenen Spulenlagen verlaufen. Es ergibt sich so eine einfache Leitungsführung jeweils zwischen ersten Leiterbahn-Anschlüssen und jeweils zwischen zweiten Leiterbahn-Anschlüssen für entsprechende elektrische Verbindungen. Diese lassen sich auf einfache Weise insbesondere parallel zur Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge realisieren. Es lassen sich so Vias als elektrische Verbindungen beispielsweise auf einfache Weise über Durchkontaktierungen herstellen.In particular, it is then provided that the electrical connections (only) extend between first interconnect connections of connected coil layers and (only) between second interconnect connections of connected coil layers. This results in a simple routing between each first trace connections and between each other between second trace connections for corresponding electrical connections. These can be realized in a simple manner, in particular parallel to the axis of the successive sequence. It is thus possible to produce vias as electrical connections, for example in a simple manner via plated-through holes.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass Spulenlagen parallel beabstandet sind und ein Abstand zwischen den Spulenlagen mit der Nummerierung i und i+1 (das heißt benachbarten Spulenlagen) gleich ist wie ein Abstand zwischen korrespondierenden Spulenlagen mit der Nummerierung n-i+1 und n-i (das heißt ebenfalls benachbarten Spulenlagen). Es sind dadurch die Abstände sozusagen von außen nach innen (das heißt ausgehend von der Spulenlage mit der Nummerierung i=1 und ausgehend von der Spulenlage mit der Nummerierung i=n) gleich.It is specifically contemplated that coil layers are spaced parallel and a distance between the coil layers numbered i and i + 1 (ie, adjacent coil layers) is the same as a distance between corresponding coil layers numbered n-i + 1 and ni (the is also called adjacent coil layers). As a result, the distances are the same from the outside to the inside (that is, starting from the coil position with the numbering i = 1 and starting from the coil position with the numbering i = n).

Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Spulenlagen mit der Nummerierung i=1 bis i=n/2 parallel beabstandet sind und zueinander einen gleichen ersten Abstand aufweisen. Insbesondere weisen diese Spulenlage eine gemeinsame Spulenachse (Windungsachse und insbesondere Spiralachse) auf. Es lässt sich so eine hohe Flächenabdeckung bei einfacher Herstellbarkeit erreichen. Ferner lässt sich auf einfache Weise eine antiserielle Anordnung erreichen.In this case, it is provided in particular that the coil layers with the numbering i = 1 to i = n / 2 are spaced parallel and have the same first distance from one another. In particular, this coil layer has a common coil axis (winding axis and in particular spiral axis). It can thus achieve a high area coverage with ease of manufacture. Furthermore, an antiserial arrangement can be easily achieved.

Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Spulenlagen mit der Nummerierung i=n/2 bis i=n parallel beabstandet sind und zueinander einen gleichen zweiten Abstand aufweisen.For the same reason, it is favorable if the coil layers with the numbering i = n / 2 to i = n are spaced apart in parallel and have a same second distance from each other.

Es lässt sich auf einfache Weise ein Gradiometer realisieren, wenn der zweite Abstand gleich ist wie ein erster Abstand zwischen Spulenlagen mit der Nummerierung i=1 bis i=n/2. Die Printspule weist dann gewissermaßen zwei getrennte Spulenlagenpakete auf, welche sich symmetrisch bzw. antisymmetrisch anordnen lassen. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Gradiometer ausbilden.It is easy to realize a gradiometer if the second distance is the same as a first distance between coil layers the numbering i = 1 to i = n / 2. The print coil then has, so to speak, two separate sets of coil layers, which can be arranged symmetrically or antisymmetrically. This makes it easy to form a gradiometer.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein erstes Spulenlagenpaket mit Spulenlagen der Nummerierung i=1 bis i=n/2 und ein zweites Spulenlagenpaket mit Spulenlagen der Nummerierung i=n/2+1 bis i=n vorhanden ist, wobei keine Spulenlage des ersten Spulenlagenpakets mit einer anderen Spulenlage des ersten Spulenlagenpakets direkt elektrisch verbunden ist und keine Spulenlage des zweiten Spulenlagenpakets mit einer anderen Spulenlage des zweiten Spulenlagenpakets direkt elektrisch verbunden ist. Dadurch lässt sich eine effektive Reduzierung von parasitären kapazitiven Strömen erreichen. Es lassen sich thermische Gradienten über die mindestens eine Printspule gering halten. Es ergibt sich einfacher kompakter Aufbau mit einer großen Flächenabdeckung bezüglich Leiterbahnen zur Magnetfelderzeugung.It is particularly advantageous if a first coil layer package with coil positions of the numbering i = 1 to i = n / 2 and a second coil layer packet with coil positions of the numbering i = n / 2 + 1 to i = n is present, wherein no coil layer of the first Coil layer packets is electrically connected directly to another coil layer of the first coil layer package and no coil layer of the second coil layer package is directly electrically connected to another coil layer of the second coil layer package. This can achieve an effective reduction of parasitic capacitive currents. Thermal gradients can be kept low over the at least one print coil. The result is a simple compact design with a large area coverage with respect to tracks for magnetic field generation.

Insbesondere sind dann Spulenlagen des ersten Spulenlagenpakets direkt elektrisch mit Spulenlagen des zweiten Spulenlagenpakets verbunden bzw. sind Spulenlagen des zweiten Spulenlagenpakets elektrisch direkt mit Spulenlagen des ersten Spulenlagenpakets verbunden.In particular, coil layers of the first coil layer package are then directly electrically connected to coil layers of the second coil layer package or coil layers of the second coil layer packet are electrically connected directly to coil layers of the first coil layer package.

Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem ersten Spulenlagenpaket und dem zweiten Spulenlagenpaket mindestens eine weitere Spule insbesondere in Form einer Printspule angeordnet, oder es ist eine Mittelanzapfung angeordnet. Insbesondere ist die mindestens eine weitere Spule symmetrisch bezüglich des ersten Spulenlagenpakets und des zweiten Spulenlagenpakets angeordnet. Es lässt sich so beispielsweise auf einfache Weise die mindestens eine weitere Spule als Sendespule realisieren und die Printspule mit dem ersten Spulenlagenpaket und dem zweiten Spulenlagenpaket bildet eine Empfängerspuleneinrichtung in einer antisymmetrischen Anordnung.In one embodiment, at least one further coil, in particular in the form of a print coil, is arranged between the first coil layer packet and the second coil layer packet, or a center tap is arranged. In particular, the at least one further coil is arranged symmetrically with respect to the first coil layer packet and the second coil layer packet. Thus, for example, the at least one further coil can be realized in a simple manner as a transmitting coil, and the print coil with the first coil layer packet and the second coil layer packet forms a receiver coil device in an antisymmetrical arrangement.

Über eine Mittelanzapfung lässt sich beispielsweise eine Brückenschaltung realisieren.By means of a center tap, for example, a bridge circuit can be realized.

Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine weitere Spule einen dritten Anschluss und einen vierten Anschluss aufweist. Dieser dritte Anschluss und der vierte Anschluss ist insbesondere an der gleichen Seite eines Spulenkörpers angeordnet wie der erste Anschluss und der zweite Anschluss, sodass die Printspulenvorrichtung auf einfache Weise an einer Anwendung anschließbar ist. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass ein Anschluss über einen eingepressten Stift an einem Via hergestellt ist.It can be provided that the at least one further coil has a third terminal and a fourth terminal. In particular, this third terminal and the fourth terminal are arranged on the same side of a bobbin as the first terminal and the second terminal, so that the print coil apparatus can be easily connected to an application. It is alternatively or additionally possible that a connection is made via a pressed-in pin on a via.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die mindestens eine weitere Spule eine Mehrzahl von Spulenlagen aufweist, welche insbesondere seriell miteinander geschaltet sind, um die mindestens eine weitere Spule zu bilden. Es lässt sich so eine hohe Flächenabdeckung erreichen.It can be provided that the at least one further coil has a plurality of coil layers, which are in particular connected in series with each other, to form the at least one further coil. It can thus achieve a high surface coverage.

Wie bereits erwähnt kann es vorgesehen sein, dass die mindestens eine weitere Spule als Sendespule ausgebildet ist und die Printspule eine Empfangsspulenanordnung bildet, zu welcher die mindestens eine weitere Spule insbesondere symmetrisch angeordnet und/oder geschaltet ist. Beispielsweise koppelt dann die Sendespule induktiv an ein Target und das Target koppelt induktiv an die Empfangsspuleneinrichtung, wobei die Position des Targets diese Kopplung beeinflusst. Daraus lässt sich die Position des Targets ermitteln.As already mentioned, it can be provided that the at least one further coil is designed as a transmitting coil and the print coil forms a receiving coil arrangement, to which the at least one further coil is in particular symmetrically arranged and / or connected. For example, the transmitting coil then inductively couples to a target and the target inductively couples to the receiving coil means, the position of the target influencing this coupling. From this the position of the target can be determined.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Leiterführung für einen Stromtransport durch die mindestens eine Printspule vorgesehen ist, welche eine spiralförmige Gestalt hat, wenn eine Leiterführung durch die jeweilige Spulenlage in einem Ersatzschaltbild als gerade Leiterstrecke zwischen einem ersten Leiterbahn-Anschluss der jeweiligen Spulenlage und einem zweiten Leiterbahn-Anschluss der jeweiligen Spulenlage betrachtet wird. Die Leiterführung an den einzelnen Spulenlagen kann auch spiralförmig sein, wobei insbesondere eine Spiralachse der Leiterführung für den Stromtransport durch die gesamte mindestens eine Printspule quer zu der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge liegt. Durch eine solche spiralförmige Gestalt der Leiterführung lassen sich auf effektive Weise parasitäre kapazitive Ströme gering halten. Ferner lassen sich Temperaturgradienten über die mindestens eine Printspule in der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge gering halten.It is particularly advantageous if a conductor guide is provided for a current transport through the at least one print coil, which has a helical shape, if a conductor guide through the respective coil position in an equivalent circuit diagram as a straight conductor distance between a first trace connection of the respective coil layer and a second trace connection of the respective coil position is considered. The conductor guide on the individual coil layers can also be spiral, wherein in particular a spiral axis of the conductor guide for the current transport through the entire at least one print coil is transverse to the axis of the successive sequence. By such a spiral shape of the conductor guide can be kept low in an effective manner parasitic capacitive currents. Furthermore, temperature gradients can be kept low over the at least one print coil in the axis of the successive sequence.

Wie erwähnt ist es günstig, wenn eine Spiralachse für die Leiterführung quer zu der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen orientiert ist, um die beschriebenen Vorteile zu erzielen.As mentioned, it is favorable if a spiral axis for the conductor guide is oriented transversely to the axis of the successive sequence of the coil layers in order to achieve the described advantages.

Günstigerweise entspricht die mindestens eine Printspule einer antiseriellen Anordnung zweier Einzelspulen, wobei dann Komponenten dieser Einzelspulen ineinander verschachtelt sind.Conveniently, the at least one print coil corresponds to an antiserial arrangement of two individual coils, in which case components of these individual coils are nested one inside the other.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen senkrecht zu den Spulenlagen und insbesondere senkrecht zu Trägern der Spulenlagen orientiert ist. Dadurch lässt sich eine hohe Flächenabdeckung an den einzelnen Spulenlagen erreichen und es ergibt sich ein kompakter mehrlagiger Aufbau.It is particularly advantageous if the axis of the successive succession of the coil layers is oriented perpendicular to the coil layers and in particular perpendicular to carriers of the coil layers. This makes it possible to achieve a high surface coverage on the individual coil layers and results in a compact multi-layer structure.

Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen parallel oder koaxial zu einer Spulenachse (Windungsachse) der Spulenlagen orientiert ist.For the same reason, it is favorable if the axis of the successive succession of coil layers parallel or coaxial with a Coil axis (winding axis) of the coil layers is oriented.

Günstigerweise ist der mindestens einen Printspule ein Target zugeordnet, welches eine Bewegungskomponente längs einer Achse hat, wobei diese Achse koaxial oder parallel und/oder quer zu der Achse der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen ist. Es lässt sich so effektiv ein Gradiometer bereitstellen, um die Position des Targets insbesondere analog oder digital zu ermitteln.The at least one print coil is favorably assigned a target which has a movement component along an axis, this axis being coaxial or parallel and / or transverse to the axis of the successive succession of the coil layers. It is thus possible to provide a gradiometer effectively in order to determine the position of the target, in particular analog or digital.

Insbesondere weist der Spulenkörper eine Oberseite auf, an welcher der erste Anschluss und der zweite Anschluss angeordnet sind und vorteilhafterweise auch mindestens ein weiterer Anschluss und mindestens eine weitere Spule angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau mit einer einfachen Anschließbarkeit an eine Anwendung.In particular, the bobbin has an upper side, on which the first connection and the second connection are arranged, and advantageously also at least one further connection and at least one further coil is arranged. This results in a compact design with a simple connectability to an application.

Erfindungsgemäß ist eine Printspulenvorrichtung vorgesehen, welche mindestens eine Printspule mit einer Mehrzahl von Spulenlagen umfasst, bei der eine Abschirmungseinrichtung für ein elektrisches Feld die Spulenlagen hülsenförmig umgibt.According to the invention, a print coil device is provided, which comprises at least one print coil with a plurality of coil layers, in which a shielding device for an electric field surrounds the coil layers like a sleeve.

Die Abschirmungseinrichtung bildet eine Art von Abschirmkäfig für die Spulenlagen.The shielding means forms a kind of shielding cage for the coil layers.

Diese Printspulenvorrichtung kann insbesondere erfindungsgemäß im Zusammenhang mit der oben beschriebenen elektrischen Verbindung zwischen Spulenlagen vorgesehen sein.This print coil device can be provided in particular according to the invention in connection with the above-described electrical connection between coil layers.

Durch die Abschirmungseinrichtung lassen sich kapazitive Störeinflüsse von außen effektiv verringern.The shielding device can effectively reduce capacitive interference from the outside.

Die Abschirmungseinrichtung schirmt insbesondere äußere elektrische Felder ab. Sie bildet eine Art von Faradayschem Käfig. Sie ist für statische oder quasi-statische Magnetfelder durchlässig, sodass eine effektive induktive Ankopplung an ein Target erfolgen kann.The shielding device shields in particular external electric fields. It forms a kind of Faraday Cage. It is permeable to static or quasi-static magnetic fields, so that an effective inductive coupling to a target can take place.

Bei entsprechender Auslegung ist dieser Faradaysche Käfig auch durchlässig für magnetische Wechselfelder. Es ist dazu insbesondere vorgesehen, dass eine Leiterbahndicke deutlich dünner ist als eine elektromagnetische Eindringtiefe.With appropriate design, this Faraday cage is also permeable to alternating magnetic fields. In particular, it is provided that a conductor track thickness is significantly thinner than an electromagnetic penetration depth.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Abschirmungseinrichtung eine Mehrzahl von beabstandeten Stromleitpfaden, welche mindestens näherungsweise parallel zu einer Achse einer sukzessiven Aufeinanderfolge von Spulenlagen und/oder mindestens näherungsweise parallel zu Spulenachsen der Spulenlagen angeordnet sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine hülsenförmige Abschirmungseinrichtung realisieren.In one embodiment, the shielding device comprises a plurality of spaced Stromleitpfaden, which are arranged at least approximately parallel to an axis of a successive succession of coil layers and / or at least approximately parallel to coil axes of the coil layers. As a result, a sleeve-shaped shielding device can be realized in a simple manner.

Insbesondere liegen dann diese Stromleitpfade an einem Einhüllendenmantel, welcher hülsenförmig die Spulenlagen umgibt.In particular, these Stromleitpfade then lie on a Einhüllendenmantel, which surrounds the coil layers sleeve-shaped.

Es ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Stromleitpfad elektrisch mit einem Anschluss der mindestens einen Printspule und/oder einer weiteren Spule verbunden ist. Es lässt sich dadurch eine effektive Abschirmung erreichen.It is preferably provided that at least one Stromleitpfad is electrically connected to a terminal of the at least one print coil and / or another coil. This makes it possible to achieve effective shielding.

Günstigerweise ist ein Stromleitnetz vorgesehen, welches einer Oberseite und/oder einer Unterseite des einen Spulenkörpers zugeordnet ist. Es lässt sich dadurch eine Art von Deckel für eine hülsenförmige Abschirmungseinrichtung erreichen, welche effektiv eine Einstreuung von elektrischen Feldern über die Oberseite bzw. Unterseite verringert.Conveniently, a Stromleitnetz is provided which is associated with an upper side and / or a lower side of a bobbin. It can thereby achieve a kind of cover for a sleeve-shaped shielding device, which effectively reduces an interference of electric fields across the top or bottom.

Insbesondere ist eine Ausbildung als Gradiometer vorgesehen.In particular, a training is provided as a gradiometer.

Eine erfindungsgemäße Printspulenvorrichtung lässt sich insbesondere als Sensorelement eines Näherungssensors oder Abstandssensors verwenden und dabei insbesondere eines induktiven Näherungssensors oder Abstandssensors verwenden.A print coil device according to the invention can be used, in particular, as a sensor element of a proximity sensor or distance sensor, and in particular use an inductive proximity sensor or distance sensor.

Erfindungsgemäß wird ein Näherungssensor oder Abstandssensor und dabei insbesondere induktiver Näherungssensor oder Abstandssensor bereitgestellt, umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Printspulenvorrichtung.According to the invention, a proximity sensor or distance sensor and in particular an inductive proximity sensor or distance sensor is provided, comprising at least one inventive print coil device.

Ein induktiver Näherungssensor bzw. Abstandssensor kann bei Annäherung berührungslos metallische Objekte erkennen. Er weist in der Regel einen Oszillator und eine Auswerteeinheit auf. Der Oszillator wird zum Schwingen gebracht und ein sich annäherndes Target kann dem Schwingkreis Energie entziehen. Dies ist messbar beispielsweise als Verkleinerung einer Oszillatorspannung.An inductive proximity sensor or distance sensor can detect metal objects without contact when approaching. It usually has an oscillator and an evaluation unit. The oscillator is made to oscillate and an approaching target can withdraw energy from the resonant circuit. This is measurable, for example, as a reduction of an oscillator voltage.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Printspulenvorrichtung;
2 eine Draufsicht auf die Printspulenvorrichtung gemäß 1 in der Richtung A;
3 schematisch einen Aufbau der Printspulenvorrichtung gemäß 1 bezüglich einer Leiterführung;
4 eine ähnliche Ansicht wie 3 mit einer elektromagnetischen Abschirmung;
5 eine perspektivische Darstellung einer Spulenlage entsprechend dem Schnitt längs der Linie 5-5 gemäß 1;
6 eine perspektivische Darstellung der Printspulenvorrichtung gemäß 1 in der Richtung A (entsprechend der Ansicht gemäß 2), wobei die elektrische Beschaltung gezeigt ist;
7 eine Ansicht einer Unterseite der Printspulenvorrichtung gemäß 1 in der Richtung B gemäß 1, wobei die elektrische Struktur gezeigt ist;
8 eine Schnittansicht der Spulenlagenanordnung bei der Printspulenvorrichtung gemäß 1 in der Linie 8-0-8 gemäß 2;
9 eine perspektivische Teilschnittdarstellung der Printspulenvorrichtung gemäß 1 mit Darstellung der Spulenlagen;
10 eine ähnliche Ansicht wie 9;
11 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sensors (induktiven Näherungssensors) mit einer erfindungsgemäßen Printspulenvorrichtung; und
12 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Printspulenvorrichtung.

The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings for further explanation of the invention. Show it:

1 a side view of an embodiment of a printed coil device according to the invention;
2 a plan view of the print coil apparatus according to 1 in direction A;
3 schematically a structure of the print coil apparatus according to 1 concerning a ladder guide;
4 a similar view as 3 with an electromagnetic shielding;
5 a perspective view of a coil layer according to the section along the line 5-5 according to 1 ;
6 a perspective view of the print coil apparatus according to 1 in the direction A (as viewed in FIG 2 ), showing the electrical wiring;
7 a view of a bottom of the print coil apparatus according to 1 in the direction B according to 1 showing the electrical structure;
8th a sectional view of the coil layer arrangement in the print coil apparatus according to 1 in line 8-0-8 according to 2 ;
9 a perspective partial sectional view of the print coil apparatus according to 1 with representation of the coil layers;
10 a similar view as 9 ;
11 a schematic sectional view of an embodiment of a sensor (inductive proximity sensor) with a print coil device according to the invention; and
12 a schematic sectional view of another embodiment of a print coil device according to the invention.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Printspulenvorrichtung 10 (1, 2) umfasst einen Spulenkörper 12. An dem Spulenkörper ist mindestens eine Printspule 14 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist an dem Spulenkörper 12 zusätzlich zu der Printspule 14 eine weitere Spule 16 in Form einer Printspule positioniert.An embodiment of a print coil device according to the invention 10 ( 1 . 2 ) comprises a bobbin 12 , At the bobbin is at least one print coil 14 arranged. In one embodiment, on the bobbin 12 in addition to the print coil 14 another coil 16 positioned in the form of a print coil.

Bei einer Ausführungsform ist der Spulenkörper 12 mindestens näherungsweise zylindrisch ausgebildet mit einer Achse 18 (1). Die Achse 18 bildet eine axiale Achse für den Spulenkörper 12 und auch die Printspulenvorrichtung 10.In one embodiment, the bobbin is 12 at least approximately cylindrically formed with an axis 18 ( 1 ). The axis 18 forms an axial axis for the bobbin 12 and also the print coil device 10 ,

Die Printspulenvorrichtung 10 umfasst eine Mehrzahl von Spulenlagen 20. Eine Spulenlage 20 umfasst einen Träger 22 (vergleiche 5), an welchem eine Leiterbahn 24 angeordnet ist. Die Leiterbahn 24 erstreckt sich dabei zwischen einem ersten Leiterbahn-Anschluss 26 und einem zweiten Leiterbahn-Anschluss 28.The print coil device 10 includes a plurality of coil layers 20 , A coil layer 20 includes a carrier 22 (see 5 ), on which a conductor track 24 is arranged. The conductor track 24 extends between a first trace connection 26 and a second trace connection 28 ,

Die Leiterbahn 24 ist als Print-Leiterbahn auf dem Träger 22 angeordnet. Eine Spulenlage 20 ist beispielsweise eine PCB-Spulenlage (Printed Circuit Board-Spulenlage).The conductor track 24 is as a printed conductor on the carrier 22 arranged. A coil layer 20 is for example a PCB coil layer (Printed Circuit Board coil layer).

Die Leiterbahn 24 zwischen dem ersten Leiterbahn-Anschluss 26 und dem zweiten Leiterbahn-Anschluss 28 ist insbesondere spiralförmig geführt mit einer Spiralachse 30. Die Spiralachse 30 bildet eine Spulenachse 32.The conductor track 24 between the first trace connection 26 and the second trace connection 28 is in particular spirally guided with a spiral axis 30 , The spiral axis 30 forms a coil axis 32 ,

Die Spulenlagen 20 am Spulenkörper 12 sind so angeordnet, dass die Spiralachsen 30 jeder Spulenlage 20 (und damit die Spulenachse 32 der Printspule 14) koaxial zu der Achse 18 sind.The coil layers 20 on the bobbin 12 are arranged so that the spiral axes 30 each coil layer 20 (and thus the coil axis 32 the print coil 14 ) coaxial with the axis 18 are.

Der erste Leiterbahn-Anschluss 26 liegt bezogen auf die Spiralachse 30 an einer Außenseite und der zweite Leiterbahn-Anschluss 28 liegt bezogen auf die Spiralachse 30 an einer Innenseite; der zweite Leiterbahn-Anschluss 28 liegt näher zu der Spiralachse 30 als der erste Leiterbahn-Anschluss 26.The first trace connection 26 lies with respect to the spiral axis 30 on an outside and the second trace connection 28 lies with respect to the spiral axis 30 on an inside; the second trace connection 28 is closer to the spiral axis 30 as the first trace connection 26 ,

Die Leiterbahn 24 ist beispielsweise in Form einer archimedischen Spirale angeordnet.The conductor track 24 is arranged for example in the form of an Archimedean spiral.

Der Träger 22 ist in Art einer ebenen Platte ausgebildet.The carrier 22 is formed in the manner of a flat plate.

Die Spulenlagen 20 folgen in einer Richtung 34 in der Achse 18 aufeinander; die Achse 18 ist eine Achse einer sukzessiven Aufeinanderfolge von Spulenlagen 20 jeweils mit Träger 22 und Leiterbahn 24.The coil layers 20 follow in one direction 34 in the axis 18 each other; the axis 18 is an axis of a successive succession of coil layers 20 each with carrier 22 and trace 24 ,

Die Spulenlagen 20 werden nummeriert mit i={1, ..., n}.The coil layers 20 are numbered with i = {1, ..., n}.

Der Spulenkörper 12 weist eine Oberseite 36 auf. Er hat eine gegenüberliegende Unterseite 38. Diejenige Spulenlage 20, welche der Oberseite 36 nächstliegend ist, hat die Nummer i=1. Diejenige Spulenlage 20, welche der Unterseite 38 am nächsten liegt, hat die Nummerierung i=n.The bobbin 12 has a top 36 on. He has an opposite bottom 38 , The coil layer 20 which of the top 36 nearest, the number i = 1. The coil layer 20 which of the bottom 38 is closest, the numbering has i = n.

n gibt die Anzahl der Spulenlagen 20 an; n ist dabei eine gerade natürliche Zahl, die größer oder gleich vier ist.n indicates the number of coil layers 20 at; n is an even natural number that is greater than or equal to four.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist n=10. Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist n=6. Bei dem in den 9, 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist n=10.At the in 3 shown embodiment is n = 10. At the in 8th shown embodiment is n = 6. In the in the 9 . 10 shown embodiment is n = 10.

Alle Spulenlagen 20 sind parallel zueinander orientiert. Eine Normale ihres Trägers 22 und eine entsprechende Spiralachse 30 sind koaxial zur Achse 18 der sukzessiven Aufeinanderfolge. Die Summe aller Spulenlagen 20 bildet die Printspule 14.All coil layers 20 are oriented parallel to each other. A normal of their wearer 22 and a corresponding spiral axis 30 are coaxial with the axis 18 the successive succession. The sum of all coil layers 20 forms the print coil 14 ,

Die Printspule 14 weist einen ersten Anschluss 40 und einen zweiten Anschluss 42 auf.The print coil 14 has a first connection 40 and a second connection 42 on.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind der erste Anschluss 40 und der zweite Anschluss 42 an der Oberseite 36 des Spulenkörpers 12 angeordnet. Dadurch ergibt sich eine leichte Zugänglichkeit.In one embodiment, the first port is 40 and the second connection 42 at the top 36 of the bobbin 12 arranged. This results in easy accessibility.

Der erste Anschluss 40 ist direkt mit der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=1 verbunden. Der zweite Anschluss 42 ist mit der Spulenlage mit der Nummerierung i=n/2+1 verbunden. An den Anschlüssen 40, 42 ist die Printspulenvorrichtung 10 an eine Anwendung anschließbar, um beispielsweise einen Schwingkreis eines Sensors zu bilden. The first connection 40 is directly with the coil position 20 associated with the numbering i = 1. The second connection 42 is connected to the coil layer with the numbering i = n / 2 + 1. At the connections 40 . 42 is the print coil device 10 connectable to an application, for example, to form a resonant circuit of a sensor.

Die Printspule 14 umfasst ein erstes Spulenlagenpaket 44 und umfasst ein zweites Spulenlagenpaket 46. Das erste Spulenlagenpaket 44 ist durch die Spulenlagen 20 mit der Nummerierung i=1 bis n/2 gebildet. Das zweite Spulenlagenpaket 46 ist durch die Spulenlagen 20 mit der Nummerierung i=n/2+1 bis n gebildet.The print coil 14 includes a first coil layer package 44 and includes a second coil layer package 46 , The first coil layer package 44 is through the coil layers 20 formed with the numbering i = 1 to n / 2. The second coil layer package 46 is through the coil layers 20 formed with the numbering i = n / 2 + 1 to n.

Die Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 sind parallel zueinander angeordnet, wobei bei einem Ausführungsbeispiel benachbarte Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 mit einem einheitlichen Abstand A₁ in der Achse 18 beabstandet sind.The coil layers 20 the first coil layer package 44 are arranged parallel to each other, wherein in one embodiment adjacent coil layers 20 the first coil layer package 44 with a uniform distance A ₁ in the axis 18 are spaced.

Die Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46 sind parallel ausgerichtet beabstandet bei einem Ausführungsbeispiel mit einem einheitlichen Abstand A₂. Der Abstand A₁ der Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 und der Abstand A₂ der Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46 sind identisch.The coil layers 20 the second coil layer package 46 are spaced parallel aligned in an embodiment with a uniform distance A ₂ . The distance A _{1 of} the coil layers 20 the first coil layer package 44 and the distance A _{2 of} the coil layers 20 the second coil layer package 46 are identical.

Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass die Abstände zwischen benachbarten Spulenlagen 20 von außen nach innen gleich sind. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen benachbarten Spulenlagen 20 mit der Nummerierung i und i+1 gleich ist wie der Abstand zwischen benachbarten Spulenlagen mit der Nummerierung n-i+1 und n-i. Dies ist insbesondere gültig, wenn n gerade ist.In principle, it is provided that the distances between adjacent coil layers 20 from outside to inside are the same. This means that the distance between adjacent coil layers 20 with the numbering i and i + 1 is the same as the distance between adjacent coil layers with the numbering n-i + 1 and ni. This is especially valid if n is even.

Der Abstand zwischen dem ersten Spulenlagenpaket 44 und dem zweiten Spulenlagenpaket 46 (entsprechend dem Abstand zwischen der Spulenlag 20 mit der Nummerierung i=n/2 und der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=n/2+1) muss dabei nicht dem Abstand A₁ oder A₂ entsprechen. Er kann insbesondere größer als der entsprechende Abstand sein.The distance between the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 (according to the distance between the coil layer 20 with the numbering i = n / 2 and the coil position 20 with the numbering i = n / 2 + 1) does not have to correspond to the distance A ₁ or A ₂ . In particular, it can be larger than the corresponding distance.

Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem ersten Spulenlagenpaket 44 und dem zweiten Spulenlagenpaket 46 die weitere Spule 16 angeordnet.In one embodiment, there is between the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 the other coil 16 arranged.

Zur Ausbildung der Printspule 14 sind die Leiterbahnen 40 der jeweiligen Spulenlagen 20 mit elektrischen Verbindungen 48 verbunden, welche quer zu der jeweiligen Spulenlage 20 orientiert sind und insbesondere senkrecht (parallel zu der Achse 18) orientiert sind. Diese elektrischen Verbindungen sind beispielsweise durch Vias 50 (8) gebildet.For the formation of the print coil 14 are the tracks 40 the respective coil layers 20 with electrical connections 48 connected, which transverse to the respective coil layer 20 are oriented and in particular perpendicular (parallel to the axis 18 ) are oriented. These electrical connections are for example by vias 50 ( 8th ) educated.

Die elektrischen Verbindungen 48 bzw. Vias 50 sind derart ausgestaltet, dass die Spulenlage i mit i={1, ..., n/2} mit der Spulenlage 20 mit der Nummerierung n+1-i.The electrical connections 48 or vias 50 are designed such that the coil layer i with i = {1, ..., n / 2} with the coil layer 20 with the numbering n + 1-i.

Die Spulenlage mit der Nummerierung i={n/2+1, ..., n} ist mit der Spulenlage 20 mit der Nummerierung n-i+2 direkt elektrisch verbunden.The coil layer with the numbering i = {n / 2 + 1, ..., n} is with the coil layer 20 with the numbering n-i + 2 directly electrically connected.

Dieser Verbindungslauf ist in 3 gezeigt, wobei die Leiterbahn 24, welche insbesondere spiralförmig ist, in einer Seitenansicht gezeigt ist.This connection is in 3 shown, the trace 24 , which is in particular spiral, is shown in a side view.

Es ist folglich keine Spulenlage 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 direkt mit einer weiteren Spulenlage 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 verbunden, sondern erste Leiterbahn-Anschlüsse 26 bzw. zweite Leiterbahn-Anschlüsse 28 von Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 sind nur mit entsprechenden Leiterbahn-Anschlüssen von Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46 verbunden.It is therefore not a coil layer 20 the first coil layer package 44 directly with another coil layer 20 the first coil layer package 44 connected, but first trace connections 26 or second trace connections 28 of coil layers 20 the first coil layer package 44 are only with corresponding trace connections of coil layers 20 the second coil layer package 46 connected.

Entsprechend sind entsprechende Leiterbahn-Anschlüsse 26, 28 des zweiten Spulenlagenpakets 46 nicht mit Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46 verbunden, sondern nur mit entsprechenden Leiterbahn-Anschlüssen 26, 28 des ersten Spulenlagenpakets 44.Corresponding corresponding track connections 26 . 28 the second coil layer package 46 not with coil layers 20 the second coil layer package 46 connected, but only with appropriate trace connections 26 . 28 the first coil layer package 44 ,

Die Verbindung zwischen Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 und des zweiten Spulenlagenpakets 46 ist dabei derart, dass bei verbundenen Spulenlagen 20 der entsprechende erste Leiterbahn-Anschluss 26 mit dem zugeordneten anderen ersten Leiterbahn-Anschluss 26 verbunden ist, und der entsprechende zweite Leiterbahn-Anschluss 28 mit dem zugeordneten zweiten Leiterbahn-Anschluss 28 verbunden ist.The connection between coil layers 20 the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 is such that when connected coil layers 20 the corresponding first trace connection 26 with the associated other first trace connection 26 is connected, and the corresponding second trace connection 28 with the associated second trace connection 28 connected is.

Dadurch lassen sich die Vias 50 (die elektrischen Verbindungen 48) mindestens näherungsweise parallel zu der Achse 18 (bzw. parallel zu den Spiralachsen 30 bzw. parallel zur Spulenachse 32) bilden.This allows the vias 50 (the electrical connections 48 ) at least approximately parallel to the axis 18 (or parallel to the spiral axes 30 or parallel to the coil axis 32 ) form.

Insbesondere lassen sich die elektrischen Verbindungen 48 dann auf einfache Weise über Durchkontaktierungen herstellen.In particular, the electrical connections can be 48 then easily connect via vias.

In einem Ersatzschaltbild (3), bei welchem die Leiterbahn 24 als gerade Leiterstrecke angesehen wird, oder in einer Seitenansicht, hat der Leiterverlauf der Printspule 14 eine spiralförmige Gestalt aufgrund der entsprechenden Verbindungen der Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 mit dem zweiten Spulenlagenpaket 46. Eine zugeordnete Spiralachse 52 ist dabei senkrecht zu der Achse 18 der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen 20 mit i={1, ..., n}. Die Spiralachse 52 liegt dabei zwischen dem ersten Spulenlagenpaket 44 und dem zweiten Spulenlagenpaket 46.In an equivalent circuit diagram ( 3 ), at which the conductor track 24 is regarded as a straight ladder distance, or in a side view, has the conductor course of the print coil 14 a helical shape due to the corresponding connections of the coil layers 20 the first coil layer package 44 with the second coil layer package 46 , An associated spiral axis 52 is perpendicular to the axis 18 the successive succession of the coil layers 20 with i = {1, ..., n}. The spiral axis 52 lies with it between the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 ,

Der erste Anschluss 42 der Printspule 14 liegt auf dem gleichen Potential wie der erste Leiterbahn-Anschluss 26 der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=1.The first connection 42 the print coil 14 is at the same potential as the first trace connection 26 the coil position 20 with the numbering i = 1.

Der zweite Anschluss 42 der Printspule 14 liegt auf dem gleichen Potential wie der erste Leiterbahn-Anschluss 26 der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=n/2+1.The second connection 42 the print coil 14 is at the same potential as the first trace connection 26 the coil position 20 with the numbering i = n / 2 + 1.

Die Spulenlagen 20 sind bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften identisch ausgebildet. Im Betrieb im Zusammenhang einer Anwendung ist an einer Spulenlage 20 zwischen dem ersten Leiterbahn-Anschluss 26 und dem zweiten Leiterbahn-Anschluss 28 eine Spannung U_ind abgreifbar. Die Verbindung der Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 mit den Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46 ist derart, dass sich diese Spannungen U_ind in einem Spulenpaket 44 bzw. 46 nicht aufsummieren können. Es wird dadurch die Gefahr des Auftretens von kapazitiven Querströmen stark verringert; Spannungsdifferenzen zwischen entsprechenden Leiterbahn-Anschlüssen 26, 28 benachbarter Spulenlagen 20 sind vermieden.The coil layers 20 are identical in terms of their electrical properties. In operation in the context of an application is on a coil layer 20 between the first trace connection 26 and the second trace connection 28 a voltage U _{ind can be} tapped. The connection of the coil layers 20 the first coil layer package 44 with the coil layers 20 the second coil layer package 46 is such that these voltages U _ind in a coil package 44 respectively. 46 can not sum up. It is thereby greatly reduced the risk of the occurrence of capacitive cross currents; Voltage differences between corresponding trace connections 26 . 28 adjacent coil layers 20 are avoided.

Dadurch lässt sich eine kapazitive Störbeeinflussung von außen verringern. Die Einflüsse von parasitären kapazitiven Strömen werden reduziert, da grundsätzlich diese parasitären kapazitiven Ströme stark verringert werden.As a result, a capacitive interference from the outside can be reduced. The influences of parasitic capacitive currents are reduced, because in principle these parasitic capacitive currents are greatly reduced.

Weiterhin wird dadurch auch eine Gradientenempfindlichkeit bezüglich Temperaturunterschieden verringert. Durch die Verbindung von Spulenlagen 20 des ersten Spulenlagenpakets 44 mit Spulenlagen 20 des zweiten Spulenlagenpakets 46, welche auch thermische Verbindungen sind, erhält man einen verbesserten Temperaturausgleich über die Printspulenvorrichtung 10 als Ganzes bezogen auf die Achse 18.Furthermore, this also reduces a gradient sensitivity with respect to temperature differences. By connecting coil layers 20 the first coil layer package 44 with coil layers 20 the second coil layer package 46 , which are also thermal compounds, one obtains an improved temperature compensation via the print coil device 10 as a whole based on the axis 18 ,

Die Vias 50 stellen thermische Verbindungen dar, wobei n Vias 50 und damit n thermische Verbindungen vorhanden sind, die einen effektiven Temperaturausgleich längs der Achse 18 und damit den Aufbau von Temperaturgradienten ermöglichen.The vias 50 represent thermal connections, where n vias 50 and that there are n thermal connections that provide effective temperature compensation along the axis 18 and thus allow the construction of temperature gradients.

(Wäre die Printspule 14 durch eine einfache serielle Hintereinanderschaltung von Spulen gebildet, so wären nur n/2 thermische Verbindungen vorhanden.)(Would the print coil be 14 formed by a simple serial series connection of coils, so only n / 2 thermal connections would exist.)

Weiterhin erstrecken sich die thermischen Verbindungen über eine gesamte Länge der Printspule 14 bezogen auf die Achse 18; so ist die Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=1 mit der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=n verbunden; dies stellt eine thermische Verbindung von der Oberseite 36 zu der Unterseite 38 hin her.Furthermore, the thermal connections extend over an entire length of the print coil 14 relative to the axis 18 ; such is the coil position 20 with the numbering i = 1 with the coil position 20 associated with the numbering i = n; This provides a thermal connection from the top 36 to the bottom 38 out.

Die Printspule 14 weist eine zweifache spiralförmige Struktur auf. In den jeweiligen Spulenlagen 20 sind die Leiterbahnen 24 spiralförmig ausgebildet und angeordnet mit Spiralachsen 30. Die Spulenlagen 20 sind dabei bezüglich der Leitungsführung spiralförmig angeordnet mit einer Spiralachse 52 senkrecht zur Spiralachse 30.The print coil 14 has a double helical structure. In the respective coil layers 20 are the tracks 24 spirally formed and arranged with spiral axes 30 , The coil layers 20 are arranged spirally with respect to the wiring with a spiral axis 52 perpendicular to the spiral axis 30 ,

Die Printspule 14 kann als antisymmetrische serielle Schaltung von zwei Einzelspulen angesehen werden, wobei diese Einzelspulen ineinander verschachtelt sind.The print coil 14 can be considered as an antisymmetric serial circuit of two individual coils, these individual coils are nested.

Bei einem Ausführungsbeispiel bildet die weitere Spule 16 (welche insbesondere eine Mehrzahl von Spulenlagen umfassen kann) eine Sendespule 54, welche Sendesignale abgibt. Eine typische Frequenz für solche Sendesignale liegt beispielsweise bei 400 kHz.In one embodiment, the further coil forms 16 (which may in particular comprise a plurality of coil layers) a transmitting coil 54 , which emits transmission signals. A typical frequency for such transmission signals is for example at 400 kHz.

Die Printspule 14 bildet eine Empfangsspuleneinrichtung.The print coil 14 forms a receiving coil device.

Es ist ein Target 56 aus einem metallischen Material vorgesehen. Das Target 56 weist insbesondere eine Bewegungskomponente 58 parallel (und/oder senkrecht) zu der Achse 18 der sukzessiven Aufeinanderfolge der Spulenlagen 20 auf.It is a target 56 provided of a metallic material. The target 56 in particular has a movement component 58 parallel (and / or perpendicular) to the axis 18 the successive succession of the coil layers 20 on.

Die Position des Targets 56 an der Bewegungsachse 58 beeinflusst die Ankopplung an die Empfangsspuleneinrichtung 14. Wenn das Target nicht symmetrisch bezüglich des ersten Spulenlagenpakets 44 und des zweiten Spulenlagenpakets 46 positioniert ist, dann werden diese beiden Spulenlagenpakete 44, 46 unterschiedlich beeinflusst. Aus dieser unterschiedlichen Beeinflussung kann die Position des Targets 56 ermittelt werden.The position of the target 56 at the movement axis 58 influences the coupling to the receiving coil device 14 , If the target is not symmetrical with respect to the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 is positioned, then these two coil layer packages 44 . 46 influenced differently. From this different influence can the position of the target 56 be determined.

Die Printspulenvorrichtung 10 bildet in diesem Beispiel ein Gradiometer oder Teil eines Gradiometers. Das Target 56 verursacht bei unsymmetrischer Anordnung ein Gradientenfeld.The print coil device 10 forms in this example a gradiometer or part of a gradiometer. The target 56 causes a gradient field in the case of asymmetrical arrangement.

Die Kopplung des Targets 56 an die Printspulenvorrichtung 10 mit Printspule 14 (Empfangsspuleneinrichtung) und Sendespule 54 ist induktiv.The coupling of the target 56 to the print coil device 10 with print coil 14 (Reception coil device) and transmitting coil 54 is inductive.

Bei einem Ausführungsbeispiel (vergleiche 4) ist an der Printspulenvorrichtung 10 eine elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 angeordnet, welche insbesondere die Printspule 14 (und gegebenenfalls die weitere Spule 16) hülsenförmig umgibt.In one embodiment (cf. 4 ) is on the print coil device 10 an electromagnetic shielding device 60 arranged, which in particular the print coil 14 (and optionally the other coil 16 ) surrounds sleeve-shaped.

Die elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 bildet eine Art von Faradayschem Käfig und dient insbesondere dazu, elektrische Felder von der Printspule 14 (und auch der Sendespule 54) abzuschirmen. Für statische oder quasi-statische magnetische Felder ist die elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 durchlässig, sodass die induktive Kopplung zwischen dem Target 56 und der Printspulenvorrichtung 10 ermöglicht ist.The electromagnetic shielding device 60 forms a kind of Faraday Cage and serves in particular, electric fields from the print coil 14 (and also the transmission coil 54 ) shield. For static or quasi-static magnetic fields is the electromagnetic shielding device 60 permeable, so that the inductive coupling between the target 56 and the print coil apparatus 10 is possible.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind an der Oberseite 36 ein dritter Anschluss 62 und ein vierter Anschluss 64 für die weitere Spule 16 angeordnet.In one embodiment, at the top 36 a third connection 62 and a fourth connection 64 for the further coil 16 arranged.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass anstatt einer weiteren Spule 16 zwischen dem ersten Spulenlagenpaket 44 und dem zweiten Spulenlagenpaket 46 beispielsweise ein Mittelanschluss angeordnet ist. Dadurch lässt sich beispielsweise mit der Printspulenvorrichtung 10 eine Brückenschaltung herstellen.It is also possible in principle, that instead of another coil 16 between the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 For example, a center connection is arranged. This can be done, for example, with the print coil device 10 establish a bridge circuit.

Zur Ausbildung der elektromagnetischen Abschirmeinrichtung 60 sind bei einer Ausführungsform an dem Spulenkörper 12 zwischen der Oberseite 36 und der Unterseite 38 verlaufend Ausnehmungen 66 angeordnet, in welchen ein Stromleitpfad 68 (vergleiche 5 bis 7) positioniert ist. Ein solcher Stromleitpfad 68 verläuft zwischen der Oberseite 36 und der Unterseite 38.For the formation of the electromagnetic shielding device 60 are in one embodiment on the bobbin 12 between the top 36 and the bottom 38 extending recesses 66 arranged in which a Stromleitpfad 68 (see 5 to 7 ) is positioned. Such a Stromleitpfad 68 runs between the top 36 and the bottom 38 ,

Es sind eine Mehrzahl von beabstandeten Stromleitpfaden 68 angeordnet, welche parallel zu der Achse 18 ausgerichtet sind und an einem Einhüllendenmantel 70 des Spulenkörpers 12 liegen. Die Summe dieser Stromleitpfade 68 bildet entsprechend einen Mantel der hülsenförmigen Anordnung der elektromagnetischen Abschirmeinrichtung 60.There are a plurality of spaced Stromleitpfaden 68 arranged, which are parallel to the axis 18 are aligned and on a Einhüllendenmantel 70 of the bobbin 12 lie. The sum of these Stromleitpfade 68 forms a corresponding jacket of the sleeve-shaped arrangement of the electromagnetic shielding 60 ,

Im Bereich der Oberseite 36 ist ein Stromleitnetz 72 angeordnet, welches für die hülsenförmige elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 eine Art von Deckel an der Oberseite 36 bildet. Dieses Stromleitnetz 72 ist insbesondere mit einem Anschluss und beispielsweise dem ersten Anschluss 40 verbunden.In the area of the top 36 is a power grid 72 arranged, which for the sleeve-shaped electromagnetic shielding 60 a kind of lid on top 36 forms. This power line network 72 is in particular with a connection and, for example, the first connection 40 connected.

Entsprechend ist im Bereich der Unterseite 38 ein Stromleitnetz 74 angeordnet, welches für die hülsenförmige elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 einen Deckel im Bereich der Unterseite 38 bildet.Corresponding is in the area of the bottom 38 a power grid 74 arranged, which for the sleeve-shaped electromagnetic shielding 60 a lid in the area of the bottom 38 forms.

Dieses Stromleitnetz 74 ist insbesondere elektrisch mit den Stromleitpfaden 68 verbunden.This power line network 74 is in particular electrically with the Stromleitpfaden 68 connected.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein einziger Stromleitpfad 68 (in 6 mit 68' bezeichnet) mit dem ersten Anschluss 40 verbunden. Dies ist der einzige Stromleitpfad der Stromleitpfade 68, welcher verbunden ist.In one embodiment, there is a single current conducting path 68 (in 6 labeled 68 ') to the first port 40 connected. This is the only current conducting path of the current conducting paths 68 which is connected.

Dieser Stromleitpfad 68' ist auch mit dem Stromleitnetz 72 verbunden.This Stromleitpfad 68 ' is also with the Stromleitnetz 72 connected.

An der Unterseite 38 (vergleiche 7) sind alle Stromleitpfade 68 mit dem Stromleitnetz 74 elektrisch verbunden.On the bottom 38 (see 7 ) are all Stromleitpfade 68 with the power line network 74 electrically connected.

Die elektrischen Verbindungen 48 sind von dem Stromleitnetz 72, dem Stromleitnetz 74 und den Stromleitpfaden 78 elektrisch getrennt.The electrical connections 48 are from the power grid 72 , the power grid 74 and the Stromleitpfaden 78 electrically isolated.

In 8 ist schematisch in der Schnittlinie 8-0-8 gemäß 2 der Aufbau der Printspule 14 im Zusammenhang mit n=6 Spulenlagen 20 gezeigt.In 8th is schematically in the section line 8-0-8 according to 2 the structure of the print coil 14 in connection with n = 6 coil layers 20 shown.

Die Verbindung der Spulenlagen 20 ist wie oben beschrieben von dem ersten Spulenlagenpaket 44 zu dem zweiten Spulenlagenpaket 46.The connection of the coil layers 20 is as described above from the first coil layer package 44 to the second coil layer package 46 ,

Die elektrischen Verbindungen 48 über Vias 50 sind derart, dass insbesondere die Spulenlage mit der Nummerierung i=1 mit der Spulenlage mit der Nummerierung i=6(=n) verbunden ist. Diese Spulenlage mit i=6 ist dann wiederum mit der Spulenlage mit der Nummerierung i=2 verbunden. Die Spulenlage mit der Nummerierung i=2 ist dann wiederum mit der Spulenlage 20 mit der Nummerierung i=5 verbunden. Die Spulenlage mit der Nummerierung i=5 ist mit der Spulenlage mit der Nummerierung i=3 verbunden. Die Spulenlage mit der Nummerierung i=3 ist mit der Spulenlage mit der Nummerierung i=4 verbunden (in 8 nicht gezeigt).The electrical connections 48 about vias 50 are such that in particular the coil layer with the numbering i = 1 with the coil position with the numbering i = 6 (= n) is connected. This coil layer with i = 6 is then in turn connected to the coil layer with the numbering i = 2. The coil layer with the numbering i = 2 is then again with the coil layer 20 associated with the numbering i = 5. The coil layer with the numbering i = 5 is connected to the coil layer with the numbering i = 3. The coil layer with the numbering i = 3 is connected to the coil layer with the numbering i = 4 (in 8th Not shown).

Es ergibt sich die in 8 mit dem Bezugszeichen 76 angedeutete Stromführung, die einen spiralförmigen Verlauf hat bezogen auf eine Schnittebene, in welcher die Achse 18 liegt.It results in the 8th with the reference number 76 indicated current flow, which has a spiral course with respect to a sectional plane in which the axis 18 lies.

In den 9 und 10 sind konkrete Ausführungsbeispiele gezeigt.In the 9 and 10 concrete embodiments are shown.

Die entsprechende Printspule 14 ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie oben beschrieben.The corresponding print coil 14 is basically the same as described above.

Die weitere Spule 16 umfasst eine Mehrzahl von Spulenlagen 78, welche parallel angeordnet sind und dabei insbesondere parallel zu Spulenlagen 20 der Printspule 14 ausgerichtet sind.The further coil 16 includes a plurality of coil layers 78 which are arranged in parallel and in particular parallel to coil layers 20 the print coil 14 are aligned.

Bei einer Spulenlage 78 ist jeweils eine spiralförmige Leiterbahn auf einem Träger angeordnet, wobei insbesondere eine Spulenachse mit der Spulenachse 32 zusammenfällt.In a coil position 78 in each case a spiral-shaped conductor track is arranged on a carrier, wherein in particular a coil axis with the coil axis 32 coincides.

Grundsätzlich können die Spulenlagen 78 gleich ausgebildet sein wie die Spulenlagen 20, oder sie können beispielsweise bezüglich Spulendurchmesser, Windungszahl, Abstand, Breite unterschiedlich sein.Basically, the coil layers 78 be the same design as the coil layers 20 , or they may be different, for example, in terms of coil diameter, number of turns, distance, width.

Die Leiterbahnen 24 der Spulenlagen 78 sind dabei vorzugsweise hintereinander geschaltet. The tracks 24 the coil layers 78 are preferably connected in series.

Die Träger 22 der Spulenlagen 20 und auch der Spulenlagen 78 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt und beispielsweise aus einem Komposit-Material hergestellt. Dieses Komposit-Material umfasst beispielsweise ein gewebeverstärktes (und insbesondere Glas-gewebeverstärktes) Harzmaterial. Die Leiterbahnen 24 und auch die Leiterbahnen der Spulenlagen 78 sind beispielsweise entsprechend über PCB-Verfahren, LTCC-Verfahren oder ein Halbleiter-Verfahren hergestellt.The carriers 22 the coil layers 20 and also the coil layers 78 are made of an electrically insulating material and made for example of a composite material. This composite material comprises, for example, a fabric-reinforced (and in particular glass fabric-reinforced) resin material. The tracks 24 and also the conductor tracks of the coil layers 78 For example, they are manufactured according to PCB methods, LTCC methods or a semiconductor method.

Die elektrischen Verbindungen 48 (Vias 50) und auch die Stromleitpfade 68 sind insbesondere über Durchkontaktierungen hergestellt.The electrical connections 48 (vias 50 ) and the Stromleitpfade 68 are made in particular via plated holes.

Erfindungsgemäß wird eine Printspulenvorrichtung bereitgestellt, welche aufgrund der elektrischen Verbindung der Spulenlagen 20 zwischen dem ersten Spulenlagenpaket 44 und dem zweiten Spulenlagenpaket 46 eine geringe kapazitive Störbeeinflussung von außen aufweist. Ferner lassen sich die Einflüsse von parasitären kapazitiven Strömen gering halten, da solche parasitären kapazitiven Ströme sich erschwert ausbilden.According to the invention, a print coil device is provided, which due to the electrical connection of the coil layers 20 between the first coil layer package 44 and the second coil layer package 46 has a low capacitive interference from the outside. Furthermore, the influences of parasitic capacitive currents can be kept low, since such parasitic capacitive currents are difficult to form.

Weiterhin ist die Gradientenempfindlichkeit in der Temperatur verbessert, da die elektrischen Verbindungen 48 auch thermische Verbindungen darstellen.Furthermore, the gradient sensitivity in temperature is improved because the electrical connections 48 also represent thermal connections.

Die elektromagnetische Abschirmeinrichtung 60 bildet einen Abschirmkäfig, welcher hülsenförmig die Spulenlagen 20 umgibt. Dies verringert die kapazitive Störbeeinflussung von elektromagnetischen Feldern.The electromagnetic shielding device 60 forms a shielding cage, which sleeve-shaped coil layers 20 surrounds. This reduces the capacitive interference of electromagnetic fields.

Es lässt sich eine große Spulenfläche bereitstellen mit geringer kapazitiver Störanfälligkeit (mit geringer E-Feld-Beeinflussung).It can provide a large coil area with low capacitive susceptibility (with low E-field interference).

Die Printspulenvorrichtung 10 lässt sich insbesondere im Zusammenhang mit einer gradiometrischen Sensorvorrichtung einsetzen.The print coil device 10 can be used in particular in connection with a gradiometric sensor device.

Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch an einer Printspulenvorrichtung realisieren, bei der die Anzahl n der Spulenlagen 20 ungerade ist. Es ist dabei dann insbesondere ein erster Anschluss an der Spulenlage mit der Nummerierung i=1 vorgesehen und es ist ein zweiter Anschluss der Printspulenvorrichtung an der Spulenlage mit der Nummerierung i=(n-1)/2+1 vorgesehen. Es lassen sich die gleichen Vorteile bezüglich der Unempfindlichkeit gegenüber kapazitiven Fehlströmen und bezüglich der verringerten thermischen Gradientenempfindlichkeit erreichen.The solution according to the invention can also be realized on a print coil apparatus in which the number n of coil layers 20 is odd. In this case, in particular, a first connection to the coil layer with the numbering i = 1 is provided, and a second connection of the print coil device to the coil layer with the numbering i = (n-1) / 2 + 1 is provided. The same advantages can be achieved with regard to the insensitivity to capacitive fault currents and with regard to the reduced thermal gradient sensitivity.

In 12 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Printspulenvorrichtung mit einer ungeraden Anzahl n (hier n=5) von Spulenlagen 100 gezeigt. Die Schnittdarstellung ist derart, dass der Verlauf der Verbindungen zwischen den Spulenlagen ersichtlich ist.In 12 is a schematic sectional view of a print coil apparatus with an odd number n (here n = 5) of coil layers 100 shown. The sectional view is such that the course of the connections between the coil layers is visible.

An einer ersten Spulenlage (mit i=1) ist ein erster Anschluss 40 angeordnet. Von dieser ersten Spulenlage mit i=1 führt ein Stromleitpfad 102 zu der Spulenlage mit i=5. Von dieser Spulenlage mit i=5 führt ein Stromleitpfad 104 zu der Spulenlage mit i=2.At a first coil layer (with i = 1) is a first connection 40 arranged. From this first coil layer with i = 1 leads a Stromleitpfad 102 to the coil position with i = 5. From this coil position with i = 5 performs a Stromleitpfad 104 to the coil position with i = 2.

Von der Spulenlage mit i=2 führt ein Stromleitpfad 106 zu der Spulenlage mit i=4.From the coil position with i = 2 leads a Stromleitpfad 106 to the coil position with i = 4.

Von der Spulenlage mit i=4 führt ein Stromleitpfad 108 zu der Spulenlage mit i=3.From the coil position with i = 4 leads a Stromleitpfad 108 to the coil position with i = 3.

In der Spulenlage mit i=3 ist der zweite Anschluss 42 angeordnet.In the coil position with i = 3 is the second connection 42 arranged.

Der Schnitt in 12 ist derart gewählt, dass dieser Verlauf der Stromleitpfade 102, 104, 106, 108 ersichtlich ist.The cut in 12 is chosen such that this course of Stromleitpfade 102 . 104 . 106 . 108 is apparent.

Eine über die Spulenlagen 100 und die Stromleitpfade 102, 104, 106, 108 gebildete Printspulenvorrichtung 110 mit Kern 112 funktioniert grundsätzlich gleich wie oben beschrieben.One over the coil layers 100 and the Stromleitpfade 102 . 104 . 106 . 108 formed print coil device 110 with core 112 basically works the same way as described above.

In 11 ist schematisch eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 80 gezeigt. Der Sensor 80 umfasst ein Gehäuse 82. An dem Gehäuse ist ein Anschlussstutzen 84 angeordnet. Dieser Anschlussstutzen 84 kann einen elektrischen Anschluss aufnehmen.In 11 is a schematic sectional view of an embodiment of a sensor 80 shown. The sensor 80 includes a housing 82 , On the housing is a connection piece 84 arranged. This connection piece 84 can record an electrical connection.

An einer dem Anschlussstutzen 84 gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 82 über eine Kappe 86 insbesondere aus einem Kunststoffmaterial geschlossen.At one of the connecting pieces 84 opposite side is the case 82 over a cap 86 especially closed from a plastic material.

In einem Innenraum 88 des Gehäuses 82 und dabei in einem Innenraum 90 der Kappe 86 ist eine erfindungsgemäße Printspulenvorrichtung 10 als Sensorelement positioniert.In an interior 88 of the housing 82 and in an interior 90 the cap 86 is a print coil device according to the invention 10 positioned as a sensor element.

Diese ist insbesondere mechanisch mit einer oder mehreren Leiterplatten 92 verbunden. Auf der oder den Leiterplatten sitzt insbesondere eine Auswerteeinheit des Sensors 80.This is in particular mechanically with one or more printed circuit boards 92 connected. In particular, an evaluation unit of the sensor sits on the circuit board or boards 80 ,

Der Innenraum 90 ist insbesondere mit einem Füllstoff wie einem Schaummaterial oder einem Vergussmaterial befüllt.The interior 90 is in particular filled with a filler such as a foam material or a potting material.

Der Sensor 80 ist insbesondere ein (analoger oder digitaler) induktiver Näherungssensor oder Abstandssensor.The sensor 80 is in particular an (analogue or digital) inductive proximity sensor or distance sensor.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: PrintspulenvorrichtungPrint coil device
1212: Spulenkörperbobbins
1414: Printspule, EmpfangsspuleneinrichtungPrint coil, receiving coil device
1616: Weitere SpuleAnother coil
1818: Achse der sukzessiven AufeinanderfolgeAxis of the successive succession
2020: Spulenlagecoil layer
2222: Trägercarrier
2424: Leiterbahnconductor path
2626: Erster Leiterbahn-AnschlussFirst trace connection
2828: Zweiter Leiterbahn-AnschlussSecond trace connection
3030: Spiralachsespiral axis
3232: Spulenachsecoil axis
3434: Richtungdirection
3636: Oberseitetop
3838: Unterseitebottom
4040: Erster AnschlussFirst connection
4242: Zweiter AnschlussSecond connection
4444: Erstes SpulenlagenpaketFirst coil layer package
4646: Zweites SpulenlagenpaketSecond coil layer package
4848: Elektrische VerbindungElectrical connection
5050: ViaVia
5252: Spiralachsespiral axis
5454: Sendespuletransmitting coil
5656: Targettarget
5858: Bewegungskomponentemovement component
6060: Elektromagnetische AbschirmeinrichtungElectromagnetic shielding device
6262: Dritter AnschlussThird connection
6464: Vierter AnschlussFourth connection
6666: Ausnehmungrecess
6868: Stromleitpfadcurrent conduction path
68'68 ': Stromleitpfadcurrent conduction path
7070: EinhüllendenmantelEinhüllendenmantel
7272: StromleitnetzStromleitnetz
7474: StromleitnetzStromleitnetz
7676: Stromführungcurrent leadership
7878: Spulenlagecoil layer
8080: Sensorsensor
8282: Gehäusecasing
8484: Anschlussstutzenspigot
8686: Kappecap
8888: Innenrauminner space
9090: Innenrauminner space
9292: LeiterplattenPCBs
100100: Spulenlagecoil layer
102102: Stromleitpfadcurrent conduction path
104104: Stromleitpfadcurrent conduction path
106106: Stromleitpfadcurrent conduction path
108108: Stromleitpfadcurrent conduction path
110110: PrintspulenvorrichtungPrint coil device
112112: Kerncore

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006011399 A1 [0003]
DE 102011088394 A1 [0004]
DE 3925926 A1 [0005]
DE 102012220275 A1 [0006]
DE 10359885 B4 [0007]
WO 2012/113361 A1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Printed Inductors in RF Consumer Applications" by Stefan Stalf, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 3, August 2001, pages 426-435 [0009]

Claims

A print coil device comprising at least one print coil (14) with a first electrical connection (40) and with a second electrical connection (42), wherein the at least one print coil (14) has a plurality of coil layers (20) and the coil layers (20) in an axis (18) of a successive succession are spaced and follow one another with the numbering i = 1, ..., n for the coil layers (20), where n is a natural number and is greater than or equal to three, and wherein the first electrical Terminal (40) is arranged on the coil layer (20) with the numbering i = 1 and the second electrical connection (42) is arranged on the coil layer (20) with the numbering i = n / 2 + 1, if n is straight, or on the coil layer (20) with the numbering i = (n-1) / 2 + 1, if n is odd.

Post coil device after Claim 1 , characterized in that n is straight.

Post coil device after Claim 1 or 2 , characterized in that n is greater than or equal to four.

A printing coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a coil layer (20) with the numbering i at i ≤ n / 2 is electrically connected to a coil layer (20) with the numbering n + li.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a coil layer (20) with the numbering i at i ≥ n / 2 + 1 is electrically connected to a coil layer (20) of the numbering n-i + 2.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that electrical connections (48) between coil layers (20) are oriented transversely to the coil layers (20) and are in particular formed as plated-through holes.

Post coil device after Claim 6 , characterized in that a conductor path of an electrical connection (48) is at least approximately parallel to the axis (18) of the successive sequence.

Post coil device after Claim 6 or 7 , characterized in that an electrical connection (48) is also a thermal connection between coil layers (20) and n such thermal connections are present.

Post coil device after Claim 8 , characterized in that a thermal connection between the coil layer (20) with the numbering i = 1 and the coil layer (20) with the numbering i = n is present.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a coil layer (20) has a carrier (22), on which a conductor track (24) is arranged, which extends between a first conductor connection (26) and a second conductor connection (28) extends.

Post coil device after Claim 10 , characterized in that the conductor track (24) between the first conductor connection (26) and the second conductor connection (28) is spiral.

Post coil device after Claim 11 , characterized in that the first conductor connection (26) on an outer side of the conductor track (24) and the second conductor connection (28) on an inner side of the conductor track (24) is arranged, wherein the inner side of a spiral axis (30) is closer as the outside.

Print coil apparatus according to one of Claims 8 to 12 , characterized in that electrical connections (48) extend between first conductor connections (26) of connected coil layers (20) and between second conductor connections (28) of connected coil layers (20).

A print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a distance between the coil layers (20) with the numbering i and i + 1 is the same as a distance between corresponding coil layers (20) with the numbering n-i + 1 and ni.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the coil layers (20) are spaced parallel with the numbering i = 1 to i = n / 2 and each have a same first distance (A ₁ ).

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the coil layers (20) are spaced parallel with the numbering i = n / 2 to i = n and have a same second distance (A ₂ ) to each other.

Post coil device after Claim 16 , characterized in that the second distance (A ₂ ) is equal to a first distance (A ₁ ) between coil layers (20) with the Numbering i = 1 to i = n / 2.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized by a first coil layer package (44) with coil positions of the numbering i = 1 to i = n / 2 and a second coil layer package (46) with coil layers (20) of the numbering i = n / 2 + 1 to i = n, wherein no coil layer (20) of the first coil layer packet (44) is directly electrically connected to another coil layer (20) of the first coil layer packet (44) and no coil layer (20) of the second coil layer packet (46) is connected to another coil layer (46). 20) of the second coil layer package (46) is electrically connected directly.

Post coil device after Claim 18 , characterized in that coil layers (20) of the first coil layer package (44) are directly electrically connected to coil layers (20) of the second coil layer package (46).

Post coil device after Claim 18 or 19 , characterized in that between the first coil layer package (44) and the second coil layer package (46) at least one further coil (16) is arranged in particular in the form of a print coil, or a center tap is arranged.

Post coil device after Claim 20 , characterized in that the at least one further coil (16) has a third terminal (62) and a fourth terminal (64).

Post coil device after Claim 20 or 21 , characterized in that the at least one further coil (16) has a plurality of coil layers (78).

Print coil apparatus according to one of Claims 20 to 22 , characterized in that the at least one further coil (18) is designed as a transmitting coil and the print coil (14) forms a receiving coil arrangement, to which the at least one further coil (16) is arranged in particular symmetrically and / or connected.

A printing coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized by a conductor guide for a current transport through the at least one print coil (14), which has a spiral shape, if a conductor guide through the respective coil insert (20) in an equivalent circuit diagram as a straight conductor distance between a first conductor track Terminal (26) of the respective coil layer (20) and a second conductor connection (28) of the respective coil layer (20) is considered.

Post coil device after Claim 24 , characterized in that a spiral axis (52) is oriented transversely to the axis (18) of the successive succession of the coil layer (20).

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one print coil (14) corresponds to an antiserial arrangement of two individual coils.

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the axis (18) of the successive sequence of coil layers (20) is oriented perpendicular to the coil layers (20) and in particular perpendicular to supports (22) of the coil layers (20).

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the axis (18) of the successive succession of the coil layers (20) is oriented parallel or coaxially to a coil axis (32) of the coil layers (20).

A print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one print coil (14) is associated with a target (56) having a movement component (58) along an axis, said axis being coaxial or parallel and / or transverse to the axis (18) is the successive succession of the coil layers (20).

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized by a bobbin (12) with a top side (36) on which the first connection (40) and the second connection (42) are arranged.

Post coil device after Claim 30 , characterized in that at least one further connection (62; 64) for at least one further coil (16) is arranged on the upper side (36).

A print coil apparatus comprising at least one print coil (14) with a plurality of coil layers (20), in particular according to one of the preceding claims, characterized by a shielding device (60) for an electric field, which surrounds the coil layers (20) like a sleeve.

Post coil device after Claim 32 characterized by a plurality of spaced Stromleitpfaden (68) which at least approximately parallel to an axis (18) of a successive succession of coil layers (20) and / or at least approximately parallel to coil axes (32) of the coil layers (20) are arranged.

Post coil device after Claim 33 , characterized in that Stromleitpfade (68) on a Einhüllendenmantel (70) lie, which sleeve-shaped surrounding the coil layers (20).

Post coil device after Claim 33 or 34 , characterized in that at least one Stromleitpfad (68) is electrically connected to a terminal (40) of the at least one print coil (14) and / or another coil (16).

Print coil apparatus according to one of Claims 32 to 35 characterized by a Stromleitnetz (72; 74) which is associated with an upper side (36) and / or a lower side (38) of a bobbin (12).

Print coil apparatus according to one of the preceding claims, characterized by a design as a gradiometer.

Use of the print coil apparatus according to one of the preceding claims as a sensor element, in particular of a proximity sensor or distance sensor.

Proximity sensor or distance sensor, in particular inductive proximity sensor or distance sensor, comprising at least one print coil device according to one of Claims 1 to 37 ,