DE102008012120B4

DE102008012120B4 - Verfahren zur Herstellung einer Spule und Spule

Info

Publication number: DE102008012120B4
Application number: DE102008012120.7A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kallenbach Matthias; Prof. Dr. Kallenbach Eberhard; Rainer Otto; Dr. Kostelnik Jan
Original assignee: STEINBEIS MECHATRONIK GmbH
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2008-03-01
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2028-03-02
Also published as: ATE467219T1; DE502008000620D1; DE102008012120A1; DE102007045946A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Spule (1), wobei ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat (3), auf welches ein Stromleiter (2) aufgebracht oder in welches der Stromleiter (2) eingebracht ist, gebogen wird, wobei mehrere Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor einem Rollen und/oder Falten derart auf das Substrat (3) aufgebracht werden, dass beim Rollen und/oder Falten eine Rollspule oder Faltspule mit mehreren Lagen des Substrates (3) erzeugt wird, wobei in die Lagen des Substrates (3) vor dem Rollen und/oder Falten jeweils eine oder mehrere Materialaussparungen (3.2) derart eingebracht werden, dass diese nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen und Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen und/oder Falten derart auf die Vorderseite (VS) und die Rückseite (RS) des Substrates (3) aufgebracht werden, dass eine oder mehrere die Materialaussparungen (3.2) umgebende Flachspulen auf einer Lage des Substrates (3) erzeugt werden, wobei die direkt übereinander angeordneten Flachspulen der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS) einer Lage sowie die nach dem Rollen und/oder Falten direkt übereinander angeordneten Flachspulen benachbarter Lagen elektrisch miteinander verbunden werden, wobei ein eine lagenweise Überprüfung auf Versatz der übereinander liegenden Kontaktflächen (4) anhand einer Verwendung von Markierungen (10), insbesondere einer Markierung (10) pro Umfang, erreicht wird, wobei ein Versatz übereinander liegender Kontaktflächen (4) lagenweise anhand einer Variation einer Stärke einer zwischen den Lagen angeordneten Zwischenschicht (7) ausgeglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spule. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spule.
Im Stand der Technik erfolgt eine Erzeugung räumlich definierter, steuerbarer Magnetfelder mittels Erregerspulen, die aus einem oder mehreren zweckmäßig angeordneten elektrischen Leitern, z. B. Metalldrähten oder Metallfolien, bestehen und von elektrischen Strömen durchflossen werden.
Üblicherweise bestehen elektrische Spulen aus einem mit einer definierten Windungsanzahl um ein magnetisches oder nichtmagnetisches Kernmaterial gewickelten, hochwertigen elektrischen Leiter, z. B. einem Metalldraht oder einer Metallfolie. Die Drähte oder Folien sind dabei entweder frei oder definiert auf einen Spulenkörper gewickelt und mittels einer Isolationslage, z. B. einem Lack, elektrisch isoliert.
Spulen können beispielsweise nach einer Spulenform, z. B. Zylinderspulen, Rechteckspulen, Formspulen, nach einer Spulenausführung, z. B. Drahtspulen, Folienspulen, nach einer Spulenwicklung, z. B. Reihenwicklung, orthozyklische Wicklung, ungeordnete Wicklung, oder einer Spulenanzahl, z. B. mit einer Spule, mit mehreren Spulen, deren elektrische Felder sich überlagern, eingeteilt werden. Weiterhin sind im Stand der Technik Folien- oder Bandspulen bekannt, bei welchen mit dem Ziel eines hohen Leiterfüllfaktors ein Folien- oder Bandmaterial aufgewickelt wird, wobei einzelne Lagen des Folien- oder Bandmaterials mittels einer eingebrachten Isolationsschicht voneinander elektrisch isoliert ausgeführt sind.
Nachteilig ist jedoch, dass bei Spulensystemen, wie z. B. Statorwicklungen in Elektromotoren oder Multipolspulen in elektronenoptischen Geräten, das zuvor beschriebene klassische Wickeln der Spulen sehr aufwändig ist. Dabei müssen Einzelspulen nach einem definierten Wickelschema derart gewickelt werden, dass bei einer Beaufschlagung der Spulen mit einem elektrischen Strom ein dreidimensionales Magnetfeld erzeugt wird, dessen Feldstärke- und Induktionsverteilung genau definiert ist. Bei geringen Herstellungsstückzahlen ist häufig ein aufwändiges manuelles Bewickeln notwendig, bei großen Herstellungsstückzahlen werden mechanische Vorrichtungen verwendet, mit denen der elektrische Leiter, z. B. der Metalldraht, gewickelt und durch einen Statorhohlkörper geführt wird.
Auch ist nachteilig, dass insbesondere bei klassisch gewickelten Spulen ohmsche Verluste zwischen den einzelnen Leitern, insbesondere in Form von Wärme, abgeleitet werden müssen. Daraus ergibt sich als weiterer Nachteil, dass die Strombelastbarkeit der Spule durch eine geringe mögliche Stromdichte bezogen auf die Leiterquerschnittsfläche begrenzt ist, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen zu einer Kühlung der Spule angewendet werden, die wiederum erhöhte Kostenaufwendungen verursachen.
Unter den in der nachveröffentlichten DE 10 2007 045 946 A1 behandelten Ausführungsformen ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Spule beschrieben, welches insbesondere die im Stand der Technik erläuterten Nachteile überwindet.
Dabei wird ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat, auf welches ein Stromleiter aufgebracht oder in welches der Stromleiter eingebracht wird, gebogen, insbesondere gerollt.
Weiterhin offenbart die Patentanmeldung DE 10 2007 045 946 A1 eine Spule, die sich dadurch auszeichnet, dass das flexible, elektrisch isolierendes Substrat, auf welches der Stromleiter aufgebracht oder in welches der Stromleiter eingebracht ist, derart gebogen, insbesondere gerollt ist, dass der Stromleiter oder mehrere Stromleiter eine dreidimensionale Leiterstruktur ausbilden. Bei einer Beaufschlagung der Stromleiter mit einem elektrischen Strom ist ein Magnetfeld mit einer vorgegebenen Feldstruktur erzeugbar.
Die EP 0 786 784 A1 beschreibt eine Spule, bei der eine Leiterbahn mäanderförmig auf einem faltbaren, isolierenden Trägermaterial aufgebracht ist, wobei das Trägermaterial so gefaltet ist, dass die Leiterbahn Windungen mit gleicher Windungsrichtung bildet. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Spulen beschrieben, bei dem eine Leiterbahn mäanderförmig auf ein faltbares, isolierendes Trägermaterial aufgebracht wird, wobei das Trägermaterial so gefaltet wird, dass die Leiterbahn Windungen mit gleicher Windungsrichtung bildet. Entlang einer Geraden im Trägermaterial sind kreisförmige Durchbrüche gleichen Durchmessers vorgesehen, deren Mittelpunkte äquidistant auf der Geraden liegen und welche von den Mäandern zweier Leiterbahnen halbseitig oder halbkreisförmig umschlossen sind, ohne dass eine der beiden Leiterbahnen mit einem Durchbruch in Berührung kommt. Dabei bilden die Durchbrüche im gefalteten Zustand eine durchgehende Öffnung zur Aufnahme eines Spulenkerns.
Die DE 41 05 999 A1 beschreibt eine Folienspule, welche aus einer Vielzahl isolierender Substrate und einer Vielzahl von Leitungsspulen aufgebaut ist. Die Substrate sind jeweils aus einem Material hergestellt, das nicht geätzt ist. Die Leitungsspulen sind durch Ätzen von Leitungsplatten gebildet, die auf Oberflächen der isolierenden Substrate aufgebracht sind. Die Vielzahl isolierender Substrate und die Vielzahl von Leitungsspulen sind abwechselnd geschichtet, wobei die Vielzahl von Leitungsspulen durch Leitungsmaterial verbunden ist, das durch die jeweiligen isolierenden Substrate verläuft. Dabei sind mehrere geschichtete Folienspulen viertelkreisförmig gekrümmt und zu einer zylindrischen Folienspule zusammengesetzt.
Die DE 1 023 143 A beschreibt eine aus zumindest einem Faltblatt gebildete elektrische Spule. Das Faltblatt ist aus Isolierstoff gebildet und einseitig mit mindestens zwei aufgedruckten, in Faltlinien des Blattes miteinander verbundenen spiralförmigen Windungen versehen. Die Windungen sind dabei derart angeordnet, dass nach Faltung des Faltblattes alle auf ihm befindlichen Windungen den gleichen Drehsinn aufweisen. Weiterhin ist innerhalb jeder Spiralwicklung eine Aussparung zum Durchführen eines Kerns vorgesehen. Die leitenden Aufdrucke sind ferner derart auf den umklappbaren Teilen angeordnet, dass diese nach dem Umklappen mit entsprechenden Aufdrucken anderer umgeklappter Teile desselben oder eines gleichartigen anderen, aufgelegten Windungsblattes in leitender Verbindung stehen.
Aus der DE 31 48 192 A1 sind eine Faltspule oder Rollspule sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spule beschrieben. Hierbei werden mehrere Abschnitte eines Stromleiters vor dem Falten bzw. Rollen auf ein flexibles Substrat aufgebracht. Beim Falten bzw. Rollen wird eine Spule mit mehreren Lagen des Substrats erzeugt, wobei vor dem Falten bzw. Rollen in die Lagen Materialaussparungen derart eingebracht sind, dass diese nach dem Falten bzw. Rollen versatzlos übereinander liegen. Weiterhin werden die Materialaussparungen umgebende Flachspulenabschnitte auf einer Lage des Substrats erzeugt, wobei die Spulenabschnitte elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Weitere elektrische Spulen sind aus den Druckschriften US 4 621 231 A , EP 0 153 131 A2 , DE 92 02 635 U1 , US 3 736 543 A , JP S58 175814 A , JP S61 134003 A und US 4,755,783 A bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Spule und eine verbesserte Spule anzugeben, die die im Stand der Technik aufgeführten Nachteile überwinden, insbesondere eine Erhöhung der Stromdichte und eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Spule ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 und durch eine Spule mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Spule wird ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat, auf welches ein Stromleiter aufgebracht oder in welches der Stromleiter eingebracht ist, gebogen. Der Vorgang des Biegens kann dabei sowohl ein Rollen als auch ein Falten des Substrates und des Stromleiters umfassen. Erfindungsgemäß werden mehrere Abschnitte des Stromleiters vor einem Rollen und/oder Falten derart auf das Substrat aufgebracht, dass beim Rollen und/oder Falten eine Rollspule oder Faltspule mit mehreren Lagen des Substrates erzeugt wird. Durch die wahlweise Erzeugung einer Rollspule oder Faltspule kann in vorteilhafter Weise eine an einen späteren Einsatzort und/oder Einsatzzweck angepasste Spule erzeugt werden. Weiterhin erfindungsgemäß werden in die Lagen des Substrates vor dem Rollen und/oder Falten jeweils eine oder mehrere Materialaussparungen derart eingebracht, dass diese nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen. Auch werden die Abschnitte des Stromleiters vor dem Rollen und/oder Falten derart auf die Vorderseite und die Rückseite des Substrates aufgebracht, dass eine oder mehrere die Materialaussparungen umgebende Flachspulen auf einer Lage des Substrates erzeugt werden, wobei die direkt übereinander angeordneten Flachspulen der Vorderseite und der Rückseite einer Lage sowie die nach dem Rollen und/oder Falten direkt übereinander angeordneten Flachspulen benachbarter Lagen elektrisch miteinander verbunden werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, Faltspulen und/oder Rollenspulen zu erzeugen, mittels derer dreidimensionale Magnetfelder erzeugbar sind und welche sich beispielsweise zum Einsatz als Statorspule in einem Elektromotor eignen.
Zusätzlich wird mittels einer Verwendung von Markierungen, insbesondere einer Markierung pro Umfang, eine lagenweise Überprüfung auf Versatz übereinander liegender Kontaktflächen durchgeführt. Dazu werden auf dem flächigen Substrat insbesondere Justagemarken oder Justagelöcher eingebracht, die neben einer Verwendung als Markierung in vorteilhafter Weise gleichzeitig als Verbindungspunkte der einzelnen Lagen mittels kraft-, form- und/oder stoffschlüssiger Verbindungstechniken verwendet werden können.
Ein Versatz übereinander liegender Kontaktflächen wird lagenweise mittels einer Korrektur ausgeglichen, wobei diese Korrektur speziell anhand einer Variation einer Stärke einer zwischen den einzelnen Lagen angeordneten Zwischenschicht vorgenommen wird. Dazu kann beispielsweise eine Menge an Klebstoff zwischen den einzelnen Lagen variiert werden.
In einer Weiterbildung werden die Abschnitte des Stromleiters gekreuzt auf das Substrat aufgebracht, so dass beliebige elektrische Verschaltungen dieser erreicht werden.
In einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ferner ein einzelner Abschnitt des Stromleiters vor dem Rollen derart auf das Substrat aufgebracht, dass beim Rollen und/oder Falten einer Lage eine zweite Kontaktfläche des Abschnittes des Stromleiters versatzlos über einer ersten Kontaktfläche desselben Abschnittes des Stromleiters liegt, so dass eine einfache elektrische Verschaltung der Kontaktflächen möglich ist.
Werden mehrere Abschnitte des Stromleiters auf das Substrat aufgebracht, erfolgt dies vor dem Rollen insbesondere in einer versetzten Anordnung, so dass beim Rollen und/oder Falten einer Lage eine zweite Kontaktfläche eines Abschnittes des Stromleiters versatzlos über einer ersten Kontaktfläche eines nachfolgenden Abschnittes des Stromleiters liegt. Dadurch werden wiederum eine einfache elektrische Verschaltung der Kontaktflächen und somit insbesondere eine serielle elektrische Verschaltung mehrerer Abschnitte des Stromleiters ermöglicht, woraus eine Erhöhung einer Amperewindungszahl, d. h. der Stromdichte erzielt wird. Alternativ können die Abschnitte der Stromleiter auch elektrisch parallel verschaltet werden.
Gemäß einer sinnvollen Weiterführung der Erfindung werden Kontaktflächen mehrerer Abschnitte des Stromleiters vor dem Rollen derart in einer versetzten Anordnung auf das Substrat aufgebracht, dass beim Rollen und/oder Falten mehrerer Lagen eine auf einer äußersten Lage angeordnete zweite Kontaktfläche eines Abschnittes des Stromleiters versatzlos über einer auf einer innersten Lage angeordneten ersten Kontaktfläche eines nachfolgenden Abschnittes des Stromleiters liegt. Die erreichte einfache elektrische Verschaltung der Kontaktflächen ermöglicht in vorteilhafter Weise insbesondere, dass mehrlagige Rollen- oder Faltspulen erzeugbar sind.
In einer sinnvollen Weiterführung werden das Substrat und die Abschnitte des Stromleiters einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie gefaltet, so dass eine Faltspule erzeugbar ist. Auch bei der Erzeugung einer Rollspule können das Substrat und die Abschnitte des Stromleiters vor dem Rollen einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie gefaltet werden.
Als Faltlinie wird eine in einem Winkel von beispielsweise etwa +45°, –45° oder waagerecht zur Querausdehnung des Substrates angeordnete Perforationslinie in das Substrat eingebracht. Dadurch ist es einerseits in vorteilhafter Weise möglich, schon vor dem Falten die Abmessungen der jeweils gefalteten Abschnitte des Substrates und des darauf angeordneten Stromleiters festzulegen und weiterhin wird ein präzises Falten und somit ein versatzloses Übereinaderliegen der Kontaktflächen erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden das Substrat und die Abschnitte des Stromleiters vor dem Rollen einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie derart gefaltet, dass die Kontaktflächen über einen Längsrand des Substrates herausgeführt werden und dass die Kontaktflächen die Abschnitte des Stromleiters der innersten Lage und der äußeren Lage versatzlos übereinander liegen. Dabei werden das Substrat und die Abschnitte des Stromleiters um die Faltlinie auf die Vorderseite und/oder die Rückseite des Substrates gefaltet, so dass eine Vielzahl möglicher Anordnungen und elektrischer Verschaltungen ermöglicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden von den Kontaktflächen aus über einen Längsrand des Substrates einer Lage überstehende Fahnen derart herausgeführt und das Substrat und die Abschnitte des Stromleiters einer anderen Lage derart um eine oder mehrere Faltlinien gefaltet, dass die Fahnen der einen Lage und die Kontaktflächen der anderen Lage nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen. Daraus resultiert eine einfach erzeugbare Anordnung zur elektrischen Verschaltung der Fahnen und der Kontaktflächen, insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Faltungen. Weiterhin kann die Spule mittels der Fahnen und der herausgeführten Kontaktflächen einfach von außen elektrisch kontaktiert werden.
Ferner wird ein Abschnitt des Stromleiters auf einer Vorderseite des Substrates in einer Spiralform nach innen geführt und ein weiterer Abschnitt des Stromleiters wird unter Beibehaltung der Spiralform auf einer Rückseite des Substrates nach außen geführt, wobei die Abschnitte des Stromleiters elektrisch verbunden werden. Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Amperewindungszahl erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1A schematisch einen nicht erfindungsgemäßen, zur Erläuterung dienenden einzelnen, auf ein Substrat aufgebrachten Abschnitt eines Stromleiters,
1B schematisch den Stromleiter und das Substrat gemäß 1 als einlagig gerollte Spule,
2 schematisch mehrere nicht erfindungsgemäße, zur Erläuterung dienende versetzt auf dem Substrat angeordnete Stromleiter,
3 schematisch mehrere nicht erfindungsgemäße, zur Erläuterung dienende auf dem Substrat angeordnete Stromleiter mit versetzt aufgebrachten Kontaktflächen,
4 schematisch eine Schnittdarstellung einer nicht erfindungsgemäßen, zur Erläuterung dienenden mehrlagig gerollten Spule mit Durchkontaktierungen,
5 schematisch mehrere nicht erfindungsgemäße, zur Erläuterung dienende gekreuzt auf das Substrat aufgebrachte Stromleiter mit als herausgeführte Fahnen ausgebildeten Kontaktflächen,
6 schematisch ein nicht erfindungsgemäßes, zur Erläuterung dienendes Substrat mit auf einer Vorderseite und auf einer Rückseite angeordneten, als herausgeführte Fahnen ausgebildeten Kontaktflächen,
7 schematisch eine nicht erfindungsgemäße, zur Erläuterung dienende mehrlagig gerollte Spule mit herausgeführten Fahnen,
8A schematisch ein nicht erfindungsgemäßes, zur Erläuterung dienendes Substrat mit mehreren aufgebrachten Abschnitten von Stromleitern und zwei eingebrachten Faltlinien,
8B schematisch das Substrat mit mehreren aufgebrachten Abschnitten von Stromleitern gemäß 8A in einem gefalteten Zustand,
9 schematisch ein nicht erfindungsgemäßes, zur Erläuterung dienendes Substrat mit mehreren aufgebrachten Abschnitten von Stromleitern als herausgeführte Fahnen ausgebildeten Kontaktflächen und mittels Falten herausgeführten Kontaktflächen,
10A schematisch ein nicht erfindungsgemäßes, zur Erläuterung dienendes Substrat mit mehreren aufgebrachten Abschnitten von Stromleitern und mehreren eingebrachten Faltlinien,
10B schematisch das mehrfach gemäß 10A gefaltete Substrat,
11A schematisch ein Schnittbild einer ersten Ausführungsform eines Läufers und eines Stators eines linearen elektrodynamischen Motors mit zylindrischer Bauform,
11B schematisch ein Schnittbild einer zweiten Ausführungsform eines Läufers und eines Stators eines linearen elektrodynamischen Motors mit zylindrischer Bauform,
11C schematisch ein Schnittbild einer dritten Ausführungsform eines Läufers und eines Stators eines linearen elektrodynamischen Motors mit zylindrischer Bauform,
11D schematisch ein Schnittbild einer vierten Ausführungsform eines Läufers und eines Stators eines linearen elektrodynamischen Motors mit zylindrischer Bauform,
12 schematisch mehrere nicht erfindungsgemäße, zur Erläuterung dienende auf einer Vorderseite und einer Rückseite eines Substrates angeordnete Abschnitte von Stromleitern zur Verwendung in einem Läufer gemäß 11D,
13A schematisch eine periodische Anordnung von als Flachspule auf ein Substrat aufgebrachten Stromleitern,
13B schematisch eine aus dem Substrat gemäß 13A gebildete gerollte Spule,
14A schematisch eine periodische Anordnung von als Flachspule auf ein mit Faltlinien versehenes Substrat aufgebrachten Stromleitern, und
14B schematisch eine Schnittdarstellung einer aus dem Substrat gemäß 14 gebildeten gefalteten Spule.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1A zeigt einen einzelnen, auf ein elektrisch isolierendes Substrat 3 aufgebrachten Abschnitt 2.1 eines Stromleiters 2. In einer Ausgestaltung kann der Stromleiter 2 alternativ in das flexible, elektrisch isolierende Substrat 3 eingebracht sein. Der Stromleiter 2 ist einseitig und einschichtig, insbesondere mittels eines lithografischen Verfahrens, auf das Substrat 3 aufgebracht. Gemäß einer sinnvollen Weiterführung kann der Stromleiter 2 jedoch auch beidseitig und/oder mehrschichtig auf dem Substrat 3 angeordnet sein.
Dabei ist der einzelne Abschnitt 2.1 des Stromleiters 2 derart auf das Substrat 3 aufgebracht, dass bei einem Biegen, d. h. bei einem Rollen und/oder Falten des Substrates 3 und des darauf angeordneten Stromleiters 2 eine zweite Kontaktfläche 4.12 des Abschnittes 2.1 des Stromleiters 2 versatzlos über einer ersten Kontaktfläche 4.11 desselben Abschnittes 2.1 liegt.
Zu einer lagenweisen Überprüfung auf Versatz der übereinander liegenden Kontaktflächen 4 sind Markierungen 10, insbesondere eine Markierung 10 pro Umfang, d. h. pro Lage (= 360°) auf dem Substrat 3 angeordnet.
In 1B ist eine aus dem in 1A gezeigten Substrat 3 mit aufgebrachtem Stromleiter 2 gebildete, einlagig gerollte Spule 1 dargestellt. Eine elektrische Kontaktierung der Kontaktflächen 4.11, 4.12 des Abschnittes 2.1 des Stromleiters 2 ist vorzugsweise mittels denen in 4 näher dargestellten Durchkontaktierungen 9 ausführbar.
Durch eine sehr gute Wärmeabgabe der dargestellten Anordnung kann eine hohe Stromtragfähigkeit des Stromleiters 2 und der aus diesem und dem Substrat 3 gebildeten Spule 1 erzielt werden. Um dagegen die Amperewindungszahl der Spule 1 weiter zu erhöhen, sind auf einer Lage (= 360°) des Substrates 3 mehrere Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 eines Stromleiters 2 anordbar.
Wie 2 zeigt, sind die Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 parallel zueinander auf dem Substrat 3 angeordnet. Um ein versatzloses Übereinanderliegen der Kontaktflächen 4 der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 nach dem Rollen und/oder Falten zu erreichen, sind die Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 insbesondere in der gezeigten versetzten Anordnung auf das Substrat 3 aufgebracht.
Dabei sind die Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 derart versetzt angeordnet, dass beim Rollen und/oder Falten einer Lage des Substrates 3 die zweite Kontaktfläche 4.12 oder 4.22 eines Abschnittes 2.1 oder 2.2 versatzlos über der ersten Kontaktfläche 4.21 oder 4.31 des nachfolgenden Abschnittes 2.2 oder 2.3 des Stromleiters 2 liegt.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine elektrische Reihenschaltung der einzelnen Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 zu realisieren und somit die Amperewindungszahl signifikant zu steigern. Die elektrische Verschaltung der Kontaktflächen 4 ist wiederum mittels Durchkontaktierungen 9 realisierbar. In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltung der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit, mehr als die drei dargestellten Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 auf einer oder mehreren Lagen anzuordnen, so dass die Amperewindungszahl der resultierenden Spule 1 je nach Anforderung weiter vergrößerbar ist.
Um eine elektrische Reihenschaltung mehrerer Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 über mehrere gerollte Lagen (= N·360°) zu ermöglichen, ist ein elektrischer Strom von einem Abschnitt 2.1, 2.2 oder 2.3 auf einer äußersten Lage auf einen Abschnitt 2.1, 2.2 oder 2.3 einer innersten zurückzuführen. Zu diesem Zweck sind gemäß 3 die Kontaktflächen 4 mehrerer Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 derart versetzt auf das Substrat 3 aufgebracht, dass bei einem Rollen und/oder Falten mehrerer Lagen eine auf der äußersten Lage angeordnete zweite Kontaktfläche 4.12 oder 4.22 eines Abschnittes 2.1 oder 2.2 des Stromleiters 2 versatzlos über einer auf einer innersten Lage angeordneten ersten Kontaktfläche 4.21 oder 4.31 eines nachfolgenden Abschnittes 2.2 oder 2.3 des Stromleiters 2 liegt.
Zu einer Führung des elektrischen Stromes von der äußersten zu der innersten Lage mittels der elektrischen Kontaktierung der Kontaktflächen 4 über Durchkontaktierungen 9 sind gemäß einer sinnvollen Weiterführung der Erfindung in das Substrat 3 Durchführungen 3.1 eingebracht. Diese können beispielsweise mittels eines Stanzverfahrens im Substrat 3 erzeugt werden.
Sowohl beim Einbringen der Durchführungen 3.1 in das Substrat 3 als auch bei der Anordnung der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 und der zugehörigen Kontaktflächen 4 ist der zunehmende Umfang mit jeder Lage des Substrates 3 zu beachten, so dass ein Abstand zwischen den Durchführungen 3.1 mit zunehmenden Lagen vergrößert werden muss.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung bietet sich die in 3 dargestellte Anordnung insbesondere zu einer beiderseitigen Anordnung des Stromleiters 2 auf dem Substrat 2 und somit zu einer weiteren Erhöhung der Amperewindungszahl und/oder zur Erzeugung komplexer Schaltungen auf dem Substrat 3 an.
4 zeigt eine mehrlagig gerollte Spule 1 (im Weiteren auch Rollspule genannt) mit mehreren anhand von Durchkontaktierungen 9 elektrisch verbundenen Abschnitten 2.1, 2.2, 2.3 eines Stromleiters 2. Dabei ist das Rollen der einzelnen Lagen derart durchzuführen, dass die Kontaktflächen 4 versatzlos übereinander liegen.
Zwischen den einzelnen Lagen des Substrates 3 mit aufgebrachten Stromleitern 2 ist eine Zwischenschicht 7 angeordnet. Anhand einer Variation der Stärke der Zwischenschicht 7 kann einerseits ein Versatz der übereinander liegenden Kontaktflächen 4 in Verbindung mit der Überprüfung der Markierungen 10 ausgeglichen werden.
Andererseits ist mittels der Zwischenschicht 7 eine flächige Verbindung der einzelnen Lagen möglich. Dazu ist die Zwischenschicht 7 beispielsweise als thermisch leitfähiger Klebstoff ausgebildet, der gleichzeitig eine thermische Energie der Stromleiter 2 aufnimmt und diese an die Umgebung der Spule 1 abgibt. Somit kann trotz eines geringen Leiterfüllfaktors der Spule 1 eine Beaufschlagung der Stromleiter 2 mit einem hohen elektrischen Strom, d. h. einer hohen Stromdichte realisiert werden.
Neben einer Verwendung von Durchkontaktierungen 9 zur elektrischen Verschaltung der Kontaktflächen 4 sind gemäß einer in 5 dargestellten, sinnvollen Weiterführung von den Kontaktflächen 4 aus über einen Längsrand 14 des Substrates 3 ausgebildete Fahnen 13 verwendbar.
Um eine elektrische Reihenschaltung der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3, d. h. der Kontaktflächen 4 der innersten Lage und der äußersten Lage zu erzielen, müssen einerseits die Kontaktflächen 4 versatzlos übereinander angeordnet sein und andererseits die Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 der Stromleiter 2 gekreuzt auf das Substrat 2 aufgebracht sein.
Um eine Vereinfachung des Aufbaus der Spule 1 zu erreichen, sind, wie 6 zeigt, die Kontaktflächen 4 der innersten Lage vorzugsweise auf der Vorderseite VS des Substrates 3 und die Kontaktflächen 4 der äußersten Lage auf der Rückseite RS des Substrates 3 angeordnet. Somit ist das versatzlose Übereinanderliegen der Kontaktflächen 4 erzielbar, wobei gleichzeitig ein gekreuztes Aufbringen der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 auf das Substrat 3 entfällt.
7 stellt eine mehrlagig gerollte Spule 1 mit herausgeführten Fahnen 13 dar. Die auf den Fahnen 13 angeordneten, der Einfachheit halber nicht näher dargestellten Kontaktflächen 4 liegen versatzlos übereinander und sind in einfacher Art und Weise mittels verschiedener elektrischer Verbindungstechniken, wie z. B. Löt-, Bond-, Klebe- und/oder Klemmtechniken, elektrisch miteinander kontaktierbar. Die herausgeführten Fahnen 13 dienen weiterhin einer elektrischen Kontaktierung der Spule 1 von außen.
In 8A ist eine vorteilhafte Weiterbildung dargestellt. Zu einer Herausführung der Kontaktflächen 4 der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 sind in das Substrat 3 eine oder mehrere Faltlinien 16 eingebracht, um welche des Substrat 3 mit dem aufgebrachten Stromleiter 2 sowohl auf die Vorderseite VS als auch auf die Rückseite RS des Substrates 3 faltbar ist.
Die Faltlinien 16 sind dabei vorzugsweise als in das Substrat 3 eingebrachte Perforationslinien ausgebildet und in einem Winkel von +45° und/oder –45° zur Querausdehnung des Substrates 3 angeordnet.
Um nach dem Rollen ein versatzloses Übereinanderliegen und eine richtige Zuordnung der Kontaktflächen 4 zueinander sicherzustellen, sind die Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 gekreuzt auf das Substrat 2 aufgebracht.
8B zeigt beispielhaft das in 8A dargestellte Substrat 3, welches einerseits um eine Faltlinie 16 auf die Vorderseite VS und anderseits um eine Faltlinie 16 auf die Rückseite RS gefaltet ist. Nach einem Rollen liegen die zweiten Kontaktflächen 4.12, 4.22 der Abschnitte 2.1, 2.2 versatzlos über den ersten Kontaktflächen 4.21, 4.31 der darauf folgenden Abschnitte 2.2, 2.3, so dass eine elektrische Reihenschaltung der einzelnen Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 realisierbar ist.
Zu einer Vereinfachung des Aufbaus und somit der Herstellung der Spule 1 ist in vorteilhafter Weise ein gekreuztes Aufbringen der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 anhand eines Herausführens der Kontaktflächen 4 durch eine in 9 dargestellte, gleichzeitige Verwendung von Fahnen 13 und Faltungen vermeidbar.
Dabei sind beispielsweise die ersten Kontaktflächen 4.11, 4.21, 4.31 der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 als Fahne 13 über den Längsrand 14 des Substrates 3 herausgeführt, während die zweiten Kontaktflächen 4.12, 4.22, 4.32 mittels einer Faltung um eine Faltlinie 16 herausgeführt sind.
Des Weiteren ist eine ungerade Anzahl von Faltungen derart erreichbar, dass gemäß den 10A und 10B die ersten Kontaktflächen 4.11, 4.21, 4.31 der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 des Stromleiters 2 durch eine Faltung um eine Faltlinie 16 von +45° herausgeführt sind. Gleichzeitig sind die zweiten Kontaktflächen 4.12, 4.22, 4.32 durch eine Faltung um eine Faltlinie 16 von 45° und eine weitere Faltung um eine Faltlinie 16, welche waagerecht zur Querausdehnung des Substrates angeordnet ist, herausgeführt.
Die 11A bis 11D zeigen Schnittbilder verschiedener Ausführungsformen von Läufern 17 und Statoren 18 eines nicht näher dargestellten linearen elektrodynamischen Motors mit zylindrischer Bauform. Bei elektrodynamischen Motoren ist es üblich, mehrere Motorspulen 20 zu verwenden. Dabei kann gemäß 11A der Läufer 17 als bewegter Dauermagnet 19 und der Stator 18 mit zwei feststehenden Motorspulen 20 ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausführungsform sind gemäß 11B an dem Läufer 17 zwei Dauermagneten 19 angeordnet und die zwei Motorspulen 20 stehen als Stator 18 fest.
Alternativ sind auf dem Läufer 17 die Motorspulen 1 angeordnet, wobei der Stator 18 gemäß 11C aus zwei und gemäß 11D aus einem Dauermagnet 19 gebildet ist.
Bei jeder der Motorspulen 20 müssen die nicht näher dargestellten elektrischen Leiter derart angeordnet sein, dass der Wicklungssinn für jede Motorspule 20 beibehalten wird. Vergleicht man beide mit dem gleichen Strom durchflossene Motorspulen 20, muss der Wicklungssinn gegeneinander gerichtet sein. Ist der Wicklungssinn gleich, müssen beide Ströme ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen.
In vorteilhafter Weise ist der unterschiedliche Wicklungssinn bzw. der Vorzeichenwechsel in der Stromrichtung in einer Weiterbildung der Erfindung derart ausnutzbar, dass die elektrischen Leiter für beide Motorspulen 20 als Stromleiter 2 verkoppelt auf einer gerollten Spule 1 angeordnet sind. Somit ist eine gerollte Spule 1 anstelle zweier einzelner gewickelter Motorspulen 20 verwendbar.
12 zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung der in 11D dargestellten Motorspulen 20 mittels einer gerollten Spule 1.
Dabei ist ein Abschnitt 2.1 des Stromleiters 2 auf einer Vorderseite VS des Substrates 3 in einer Spiralform nach innen geführt angeordnet und ein weiterer Abschnitt 2.2 des Stromleiters 2 unter Beibehaltung der Spiralform auf einer Rückseite RS des Substrates 3 nach außen geführt angeordnet. Die zweite Kontaktfläche 4.12 des ersten Abschnittes 2.1 auf der Vorderseite VS ist versatzlos über der ersten Kontaktfläche 4.21 des zweiten Abschnittes 2.2 angeordnet und elektrisch mit dieser verbunden.
Dadurch bildet sich sowohl auf der Vorderseite VS als auch auf der Rückseite RS des Substrates 3 jeweils eine Spiralspule 8 mit entgegen gesetztem Wicklungssinn aus. In einem gerollten Zustand der Spule 1 bilden die Teile des Stromleiters 2, welche sich sowohl auf der Vorderseite VS als auch auf der Rückseite RS des Substrates 3 in einem ersten Strompfadfenster S1 befinden, eine Motorspule 20 und die Teile des Stromleiters 2, welche sich sowohl auf der Vorderseite VS als auch auf der Rückseite RS des Substrates 3 in einem zweiten Strompfadfenster S2 befinden, die andere Motorspule 20 mit entgegen gesetztem Wicklungssinn.
Die Verwendung der gerollten Spule 1 als Ersatz der zwei Motorspulen 20 führt in vorteilhafter Weise dazu, dass aufgrund höherer zulässiger Stromdichten gegenüber den klassisch gewickelten Motorspulen 20 kräftigere Linearmotoren herstellbar sind. Weiterhin ist eine Gewichtsreduktion gegenüber den klassisch gewickelten Motorspulen 20 erzielbar, welche anhand einer Reduktion des Substrates 3 zwischen den Strompfadfenstern S1, S2 weiter vergrößerbar ist.
Gemäß einer sinnvollen Weiterführung der Erfindung sind anhand einer gerollten Spule 1 mehrere herkömmlich auf mehrere Statoren 18 eines Elektromotors gewickelte Motorspulen 20 ersetzbar.
Im Stand der Technik werden die Motorspulen 20 anhand von Wickeltechniken auf die Statoren 18 aufgebracht, wobei die elektrischen Leiter, insbesondere Kupferdrähte, welche aufgrund ihres erforderlichen Querschnitts relativ biegesteif sind, mithilfe von Fädeltechniken durch den Stator geführt werden müssen. Dies ist nur mit großem Aufwand realisierbar und führt lediglich zu einer geringen Stromtragfähigkeit.
Anstelle dieser klassisch gewickelten Motorspulen 20 bietet sich die Verwendung einer gerollten Spule 1 an, wie sie ausschnittsweise in 13B dargestellt ist. Zur Erzeugung dieser gerollten Spule 1 sind gemäß 13A Abschnitte 2.1 bis 2.n von Stromleitern 2 als Flachspulen in einer periodischen Anordnung nebeneinander auf der Vorderseite VS und der Rückseite RS des Substrates 3 aufgebracht. Die Flachspulen sind dabei insbesondere als eine einzelne Wicklung ausgeführt, welche eine in das Substrat 3 eingebrachte Materialaussparung 3.2 umgibt. In einer nicht näher dargestellten Weiterführung der Erfindung können die Flachspulen auch in einer anderen Anordnung auf das Substrat 3 aufgebracht sein, so dass bei einer Beaufschlagung dieser mit elektrischem Strom verschiedenste Magnetfelder erzeugbar sind.
Bei einem Aufrollen des Substrates 3 zu der in 13B dargestellten Spule 1 liegen die Materialaussparungen 3.2 versatzlos übereinander und bilden Hohlräume 5, durch welche nicht näher dargestellte Polschuhe des Stators 18 führbar sind. Zu einer Erzeugung einer gerollten Spule 1 für einen Stator 18 mit beispielsweise sechs Polschuhen ist alle 60° eine Aussparung 3.2 in dem Substrat 3 angeordnet. Durch den beim Rollen zunehmenden Radius der Spule 1 verringert sich die Größe der Aussparungen 3.2 mit zunehmender Lagenanzahl. Die gerollte Spule 1 ist je nach gewünschten Anforderungen für einen Stator 18 mit beliebiger Anzahl von Polschuhen herstellbar.
Die ebenfalls versatzlos übereinander angeordneten Flachspulen sind beispielsweise mittels Durchkontaktierungen 9 oder mittels eines Lötverfahrens elektrisch miteinander verbindbar, so dass eine dreidimensionale Leiterstruktur erreicht wird. Bei einer Beaufschlagung der Stromleiter 2 mit dem elektrischen Strom ist in vorteilhafter Weise mittels der Spule 1 ein Magnetfeld mit einer genau definierten, vorgegebenen Feldstruktur erzeugbar.
Mittels der dargestellten gerollten Spule 1 ist in vorteilhafter Weise eine große Amperewindungszahl bei geringem Leiterfüllfaktor erzeugbar, so dass höhere Stromdichten im Vergleich zu klassisch gewickelten Motorspulen 20 erzielbar sind.
Alternativ zum Ersatz der Motorspulen 20 mit einer gerollten Spule 1 ist eine Motorspule 20 mittels einer in einer Schnittdarstellung in 14B gezeigten gefalteten Spule ersetzbar.
Zur Erzeugung dieser gefalteten Spule sind gemäß 14A Abschnitte 2.1 bis 2.n von Stromleitern 2 als Flachspulen in einer periodischen Anordnung nebeneinander auf die Vorderseite VS und Rückseite RS des Substrates 3 aufgebracht. Die Flachspulen sind dabei als eine einzelne Wicklung ausgeführt, welche eine in das Substrat 3 eingebrachte Materialaussparung 3.2 umgibt.
Um eine einfach durchführbare Faltung des Substrates 3 sicherzustellen, sind mehrere Faltlinien 16, insbesondere ausgeführt als Perforationslinien, waagerecht zu der Querausdehnung des Substrates 3 in dieses eingebracht. Um diese Faltlinien 16 ist das Substrat 3 abwechselnd auf die Vorderseite VS und auf die Rückseite RS gefaltet.
Um eine rotatorische Anordnung im Stator 18 optimal zu nutzen, sind in das Substrat 3, insbesondere randseitig der Aussparungen 3.2, zusätzliche Faltlinien 16.1 eingebracht, um welche dass Substrat 3 derart faltbar bzw. knickbar ist, dass von den Aussparungen 3.2 aus eine beidseitig absinkende Anordnung des Substrates 3 realisierbar ist.
Ferner sind in das Substrat 3 Markierungen 10 vorzugsweise als Justagelöcher eingebracht, durch welche beim Falten und Formgeben durch Knicken nicht näher dargestellte Justagestifte führbar sind. Während des Faltens ist zwischen den einzelnen Lagen der gefalteten Spule eine Zwischenschicht 7 einbringbar, so dass nach dem Fügen dieser eine mechanisch stabile, gefaltete Spule entsteht, welche mit dem ausgebildeten Hohlraum 5 auf einem Polschuh des Stators 18 anordbar ist.
Auch mittels der dargestellten gefalteten Spule ist in vorteilhafter Weise eine große Amperewindungszahl bei hohem Leiterfüllfaktor erzeugbar, so dass höhere Stromdichten im Vergleich zu klassisch gewickelten Motorspulen 20 erzielbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Spule
2: Stromleiter
2.1 bis 2.n: Abschnitt
2.2: Abschnitt
2.3: Abschnitt
3: Substrat
3.1: Durchführungen
3.2: Materialaussparung
4: Kontaktfläche
4.11: Erste Kontaktfläche
4.12: Zweite Kontaktfläche
4.21: Erste Kontaktfläche
4.22: Zweite Kontaktfläche
4.31: Erste Kontaktfläche
4.32: Zweite Kontaktfläche
5: Hohlraum
7: Zwischenschicht
8: Spiralspule
9: Durchkontaktierung
10: Markierung
13: Fahne
14: Längsrand
16: Faltlinie
16.1: Faltlinie
17: Läufer
18: Stator
19: Dauermagnet
20: Motorspule
S1: Erstes Strompfadfenster
S1: Zweites Strompfadfenster

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Spule (1), wobei ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat (3), auf welches ein Stromleiter (2) aufgebracht oder in welches der Stromleiter (2) eingebracht ist, gebogen wird, wobei mehrere Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor einem Rollen und/oder Falten derart auf das Substrat (3) aufgebracht werden, dass beim Rollen und/oder Falten eine Rollspule oder Faltspule mit mehreren Lagen des Substrates (3) erzeugt wird, wobei in die Lagen des Substrates (3) vor dem Rollen und/oder Falten jeweils eine oder mehrere Materialaussparungen (3.2) derart eingebracht werden, dass diese nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen und Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen und/oder Falten derart auf die Vorderseite (VS) und die Rückseite (RS) des Substrates (3) aufgebracht werden, dass eine oder mehrere die Materialaussparungen (3.2) umgebende Flachspulen auf einer Lage des Substrates (3) erzeugt werden, wobei die direkt übereinander angeordneten Flachspulen der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS) einer Lage sowie die nach dem Rollen und/oder Falten direkt übereinander angeordneten Flachspulen benachbarter Lagen elektrisch miteinander verbunden werden, wobei ein eine lagenweise Überprüfung auf Versatz der übereinander liegenden Kontaktflächen (4) anhand einer Verwendung von Markierungen (10), insbesondere einer Markierung (10) pro Umfang, erreicht wird, wobei ein Versatz übereinander liegender Kontaktflächen (4) lagenweise anhand einer Variation einer Stärke einer zwischen den Lagen angeordneten Zwischenschicht (7) ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) gekreuzt auf das Substrat (3) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen und/oder Falten derart in einer versetzten Anordnung auf das Substrat (3) aufgebracht werden, dass beim Rollen und/oder Falten einer Lage eine zweite Kontaktfläche (4.12, 4.22, 4.32) eines Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) versatzlos über einer ersten Kontaktfläche (4.11, 4.21, 4.31) eines nachfolgenden Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen (4) mehrerer Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen und/oder Falten derart in einer versetzten Anordnung auf das Substrat (3) aufgebracht werden, dass beim Rollen und/oder Falten mehrerer Lagen eine auf einer äußersten Lage angeordnete zweite Kontaktfläche (4.12, 4.22, 4.32) eines Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) versatzlos über einer auf einer innersten Lage angeordneten ersten Kontaktfläche (4.11, 4.21, 4.31) eines nachfolgenden Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (4.12, 4.22, 4.32) des Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) mit der ersten Kontaktfläche (4.11, 4.21, 4.31) des auf derselben Lage angeordneten nachfolgenden Abschnittes (2.1 bis 2.n) elektrisch verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der äußersten Lage angeordnete zweite Kontaktfläche (4.12, 4.22, 4.32) des Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) mit der auf der innersten Lage angeordneten ersten Kontaktfläche (4.11, 4.21, 4.31) des nachfolgenden Abschnittes (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) elektrisch verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) derart einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie (16) gefaltet werden, dass eine Faltspule erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie (16) gefaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Faltlinie (16) eine in einem Winkel von etwa +45°, –45° oder waagerecht zur Querausdehnung des Substrates (3) angeordnete Perforationslinie in das Substrat (3) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen einfach oder mehrfach um zumindest eine Faltlinie (16) derart gefaltet werden, dass die Kontaktflächen (4) über einen Längsrand des Substrates (3) herausgeführt werden und dass die Kontaktflächen (4) die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) der innersten Lage und der äußeren Lage versatzlos übereinander liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von den Kontaktflächen (4) aus über einen Längsrand des Substrates (3) einer Lage überstehende Fahnen (13) derart herausgeführt und das Substrat (3) und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) einer anderen Lage derart um eine oder mehrere Faltlinien (16) gefaltet werden, dass die Fahnen (13) der einen Lage und die Kontaktflächen (4) der anderen Lage nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (2.1) des Stromleiters (2) auf einer Vorderseite (VS) des Substrates (3) in einer Spiralform nach innen geführt wird und ein weiterer Abschnitt (2.2) des Stromleiters (2) unter Beibehaltung der Spiralform auf einer Rückseite (RS) des Substrates (3) nach außen geführt wird, wobei die Abschnitte (2.1, 2.1) des Stromleiters (2) elektrisch verbunden werden.
Spule (1), umfassend ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat (3), auf welches ein Stromleiter (2) aufgebracht oder in welches der Stromleiter (2) eingebracht ist, das derart gebogen ist, dass die Stromleiter (2) eine dreidimensionale Leiterstruktur bilden, so dass bei einer Beaufschlagung der Stromleiter mit einem elektrischen Strom ein Magnetfeld mit einer vorgegebenen Feldstruktur erzeugt ist, wobei mehrere Abschnitte (2.1 bis 2.n) eines Stromleiters (2) vor einem Rollen und/oder Falten derart auf das Substrat (3) aufgebracht sind, dass beim Rollen und/oder Falten eine Rollspule oder Faltspule mit mehreren Lagen des Substrates (3) erzeugt ist, wobei die Lagen des Substrates (3) jeweils eine oder mehrere Materialaussparungen (3.2) aufweisen, wobei diese nach dem Rollen und/oder Falten versatzlos übereinander liegen, wobei Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) vor dem Rollen und/oder Falten derart auf die Vorderseite (VS) und die Rückseite (RS) des Substrates (2) aufgebracht sind, dass eine oder mehrere die Materialaussparungen (3.2) umgebende Flachspulen auf einer Lage des Substrates (3) erzeugt sind, wobei die direkt übereinander angeordneten Flachspulen der Vorderseite (VS) und der Rückseite (RS) einer Lage sowie die nach dem Rollen und/oder Falten direkt übereinander angeordneten Flachspulen benachbarter Lagen elektrisch miteinander verbunden sind, wobei eine Markierung (10), insbesondere eine Markierung (10) pro Umfang, auf dem Substrat (3) angeordnet ist, die eine lagenweise Überprüfung auf Versatz übereinander liegender Kontaktflächen (4) ermöglicht, wobei eine Zwischenschicht (7) mit variierbarer Stärke angeordnet ist, die den Versatz der übereinander liegenden Kontaktflächen (4) lagenweise ausgleicht.
Spule (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) jeweils eine erste Kontaktfläche (4.11, 4.21, 4.31) und eine zweite Kontaktfläche (4.12, 4.22, 4.32) aufweisen, wobei die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) lagenweise und/oder lagenübergreifend elektrisch verbunden sind.
Spule (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) einfach oder mehrfach um eine Faltlinie (16) gefaltet sind.
Spule (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Herausführung der Kontaktflächen (4) über einen Längsrand (14) des Substrates (3) dieses und die Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) einfach oder mehrfach um eine Faltlinie (16) gefaltet sind.
Spule (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Faltlinie (16) eine in einem Winkel von etwa +45°, –45° oder waagerecht zur Querausdehnung des Substrates (3) angeordnete Perforationslinie vorgesehen ist.
Spule (3) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (3) mittels der herausgeführten Kontaktflächen (4) und/oder mittels von den Kontaktflächen (4) aus über einen Längsrand (14) des Substrates (3) überstehenden Fahnen (13) von außen elektrisch kontaktierbar ist.
Spule (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Vorderseite (VS) des Substrates (3) aufgebrachten Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) in einer Spiralform nach innen geführt und die auf der Rückseite (RS) des Substrates (3) aufgebrachten Abschnitte (2.1 bis 2.n) des Stromleiters (2) unter Beibehaltung der Spiralform nach außen geführt sind.