DE102008017762A1 - Magnetic coil for the generation of alternating magnetic fields with low reactive impedance in planar design, producible by application of layer technology as well as magnetic field source, current and voltage transformer, transformer or transformer - Google Patents

Magnetic coil for the generation of alternating magnetic fields with low reactive impedance in planar design, producible by application of layer technology as well as magnetic field source, current and voltage transformer, transformer or transformer Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, Betriebsweise und Verfahrenstechnik für Magnetspulen erhöhter Effektivität. Nach der Erfindung werden die Leiterschleifen als Doppelleiter ausgeführt, die voneinander galvanisch getrennt sind, jedoch entsprechend ihrer Anordnung kapazitiv gekoppelt sind. Der Strom wird in die Leitbahn 1 ein- und aus Leitbahn 2 ausgekoppelt. Diese Anordnung besitzt eine natürliche Resonanzfrequenz, bei der der Blindwiderstand weitestgehend verschwindet und der Gesamtwiderstand ein Minimum erreicht, der durch den ohmschen Widerstand der Leitbahnen bestimmt ist. Bei vorgegebener Spannung erreicht die Stromstärke einen Maximalwert. Dementsprechend wird auch die generierte Magnetfeldstärke maximal ... Die technische Umsetzung kann in vorteilhafter Weise durch Anwendung von Technologien der Aufbau- und Verbindungstechnik, der Polymerelektronik sowie in keramischer Mehrlagentechnik erfolgen. Erfindungsgemäß wird die Magnetspule in Planardesign auf einer Ebene in konzentrischer Anordnung der Doppelleitbahn 1 und 2 oder aus einer Mehrzahl übereinander liegender Ebenen jeweils in konzentrischer Anordnung der Doppelleitbahn 1 und 2 ausgeführt. Die Leiterschleifen jeder Doppelleitbahn L1 und L2 sind durch ein Dielektrikum voneinander getrennt. Jede Doppelleitbahn L1 und L2 ist durch das Substratmaterial sowohl in der Einebenenanordnung als auch in der Stapelanordnung der Ebenen elektrisch isoliert ausgeführt. Der Stromzufluss erfolgt an die Leitbahnen gem. ...The invention relates to an arrangement, operation and process technology for magnetic coils increased efficiency. According to the invention, the conductor loops are designed as double conductors, which are galvanically isolated from each other, but are capacitively coupled according to their arrangement. The current is input into the interconnect 1 and coupled out of interconnect 2. This arrangement has a natural resonant frequency, in which the reactance largely disappears and the total resistance reaches a minimum, which is determined by the ohmic resistance of the interconnects. At a given voltage, the current reaches a maximum value. Accordingly, the maximum generated magnetic field strength ... The technical implementation can be carried out in an advantageous manner by applying technologies of construction and connection technology, polymer electronics and ceramic multilayer technology. According to the invention, the magnet coil is designed in planar design on a plane in concentric arrangement of the double track 1 and 2 or of a plurality of superimposed planes in each case in concentric arrangement of the double track 1 and 2. The conductor loops of each double track L1 and L2 are separated by a dielectric. Each double lane L1 and L2 is made electrically insulated by the substrate material in both the single-plane arrangement and the stacked arrangement of the planes. The power supply takes place according to the interconnects. ...

Description

Stand der TechnikState of the art

Stromdurchflossene Leiter sind durch ein Magnetfeld begleitet. Bekannt ist die Anordnung als Spule, die durch wiederholte Windung einzelner Leiterschleifen entsteht. Die generierte magnetische Flussdichte B ist vom geometrischen Aufbau der Spule, d. h. deren windungszahldichte n = N/l (N – Windungszahl, l – Länge bzw. Höhe der Spule), den magnetischen Eigenschaften des Füllstoffs (Permeabilität μ0μr), und der Stromstärke I gegeben, B = μ0μr·I·n Current-carrying conductors are accompanied by a magnetic field. The arrangement is known as a coil, which results from repeated winding of individual conductor loops. The generated magnetic flux density B is of the geometric structure of the coil, ie its winding density n = N / l (N - number of turns, l - length or height of the coil), the magnetic properties of the filler (permeability μ 0 μ r ), and the Current I given, B = μ 0 μ r ·In

Bekannt sind konstruktive Ausführungen von Magnetspulen in Drahtwickeltechnik als auch in Planartechnik [ Handbuch der Leiterkartentechnik Band 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Herausgeber W. Jillek, G. Keller, 2003, ISBN 3-87480-184-5 ].Structural designs of magnetic coils in wire winding technology as well as in planar technology are known [ Handbuch der Leiterkartentechnik Volume 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, publisher W. Jillek, G. Keller, 2003, ISBN 3-87480-184-5 ].

Aus der Fachliteratur sind die Dimensionierungsgleichungen bekannt [ Handbuch der Leiterkartentechnik Band 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Herausgeber W. Jillek, G. Keller 2003, ISBN 3-87480-184-5 ].The dimensioning equations are known from the literature [ Handbuch der Leiterkartentechnik Volume 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, publisher W. Jillek, G. Keller 2003, ISBN 3-87480-184-5 ].

Z. B. ist die Induktivität L für die in 8 gezeigten Planarspulen proportional dem Quadrat Windungszahl, L = c·n2 wobei c eine Konstante darstellt, die die Geometrie und die magnetischen Eigenschaften des Füllstoffes beschreibt.For example, the inductance L for the in 8th shown planar coils proportional to the square number of turns, L = cn 2 where c represents a constant describing the geometry and magnetic properties of the filler.

Der Anschluss der Spulen an eine externe Spannungsquelle geschieht an beiden Enden der Windungen. Mögliche Auslegungen für Planarspulen sind in den 2 und 3 gezeigt. Die Herausführung des Innenleiters ist bei planarem Design aufwendig und störungsanfällig. Anschluss über einen Bonddraht (9) erfordert technologischen Mehraufwand. Brückendruck (10) erfordert eine zusätzliche Isolierschicht.The connection of the coils to an external power source occurs at both ends of the windings. Possible designs for planar coils are in the 2 and 3 shown. The lead out of the inner conductor is complex and prone to failure in a planar design. Connection via a bonding wire ( 9 ) requires additional technology. Bridge pressure ( 10 ) requires an additional insulating layer.

Spulen werden in bekannter Weise mit Gleich- und Wechselstrom betrieben. Bei Anwendung eines elektrischen Wechselfeldes resultiert aus der Spuleninduktivität L der bekannten Konstruktionen ein induktiver Blindwiderstand XL, dessen Größe linear mit der Frequenz ansteigt. XL = j·ω·Lmit ω – Kreisfrequenz, L – Induktivität der Spule, j – imaginäre EinheitCoils are operated in a known manner with DC and AC. When using an alternating electric field results from the coil inductance L of the known constructions, an inductive reactance X L , whose size increases linearly with the frequency. X L = j · ω · L with ω - angular frequency, L - inductance of the coil, j - imaginary unit

Bei vorgegebener Ansteuerspannung wird die Stromstärke daher gemindert. Als Folge nimmt die generierte magnetische Induktion B ab.at given drive voltage is the current therefore reduced. As a consequence, the generated magnetic induction decreases B off.

Die Abnahme der magnetischen Induktion mit wachsender Frequenz bei gegebener Spannung ist ein genereller Nachteil bekannter Magnetspulen.The Decrease in magnetic induction with increasing frequency given Stress is a general disadvantage of known magnetic coils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetspulenanordnung anzugeben, die bei der Einsatzfrequenz eine hohe magnetische Induktion aufweist. Es sind des Weiteren Auslegungen anzugeben, die in einfacher Weise in Planartechnik realisiert werden können.Of the Invention is based on the object, a magnetic coil assembly specify that at the frequency of use a high magnetic induction having. Furthermore, it is necessary to specify designs that are simpler Can be realized in planar technology.

Erfindunginvention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Magnetspulen erhöhter Effektivität. Nach der Erfindung werden die Leiterschleifen als Doppelleiter ausgeführt, die voneinander galvanisch getrennt sind, jedoch entsprechend ihrer Anordnung kapazitiv gekoppelt sind. Der Strom wird in die Leitbahn 1 ein- und aus Leitbahn 2 ausgekoppelt. Diese Anordnung besitzt eine natürliche Resonanzfrequenz, bei der der Blindwiderstand weitestgehend verschwindet und der Gesamtwiderstand ein Minimum erreicht, der durch den ohmschen Widerstand der Leitbahnen bestimmt ist. Bei vorgegebener Spannung erreicht die Stromstärke einen Maximalwert. Dementsprechend wird auch die generierte Magnetfeldstärke maximal.The invention relates to an arrangement of magnetic coils of increased effectiveness. According to the invention, the conductor loops are designed as double conductors, which are galvanically isolated from each other, but are capacitively coupled according to their arrangement. The electricity is in the interconnect 1 on and off the track 2 decoupled. This arrangement has a natural resonant frequency, in which the reactance largely disappears and the total resistance reaches a minimum, which is determined by the ohmic resistance of the interconnects. At a given voltage, the current reaches a maximum value. Accordingly, the generated magnetic field strength becomes maximum.

Die technische Umsetzung kann in vorteilhafter Weise durch Anwendung von Technologien der Aufbau- und Verbindungstechnik, der Polymerelektronik sowie in kera mischer Mehrlagentechnik erfolgen.The Technical implementation can be advantageously by application of technologies of assembly and connection technology, polymer electronics as well as in kera mixer multi-layer technology.

Erfindungsgemäß wird die Magnetspule in Planardesign auf einer Ebene in konzentrischer Anordnung der Doppelleitbahn 1 und 2 oder aus einer Mehrzahl übereinander liegender Ebenen jeweils in konzentrischer Anordnung der Doppelleitbahn 1 und 2 ausgeführt. Die Leiterschleifen jeder Doppelleitbahn L1 und L2 sind durch ein Dielektrikum voneinander getrennt. Jede Doppelleitbahn L1 und L2 ist durch das Substratmaterial sowohl in der Einebenenanordnung als auch in der Stapelanordnung der Ebenen elektrisch isoliert ausgeführt. Der Stromzufluss erfolgt an die Leitbahnen gemäß 1 bis 6.According to the invention, the magnetic coil is in planar design on a plane in concentric arrangement of the double track 1 and 2 or from a plurality of superimposed planes each in concentric arrangement of the double track 1 and 2 executed. The conductor loops of each double track L1 and L2 are separated by a dielectric. Each double lane L1 and L2 is made electrically insulated by the substrate material in both the single-plane arrangement and the stacked arrangement of the planes. The power is supplied to the interconnects according to 1 to 6 ,

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:The The invention described above will be described below with reference to FIGS explained. Show it:

1 eine Magnetspule auf einer Ebene in einer Seitenansicht, 1 a magnetic coil on a plane in a side view,

2 eine Magnetspule auf einer Ebene in einer Draufsicht, 2 a magnetic coil on a plane in a plan view,

3 eine Magnetspule auf einer Ebene mit mehrfachen bzw. vielfachen Leitbahnen in einer Seitenansicht, 3 a magnetic coil on a plane with multiple or multiple interconnects in a side view,

4 eine Magnetspule auf einer Ebene mit mehrfachen bzw. vielfachen Leitbahnen in einer Draufsicht, 4 a magnetic coil on a plane with multiple or multiple interconnects in a plan view,

5 eine Magnetspule mit mehreren Ebenen, wo ei auf einer Ebene sich nur die Leitbahnen 1 und 2 befinden und diese von Ebene zu Ebene durchkontaktiert werden, in einer Seitenan sicht, 5 a magnetic coil with several levels, where ei on one level only the interconnects 1 and 2 and they are through-connected from level to level, in a side view,

6 eine Magnetspule mit mehreren Ebenen, wo ei auf einer Ebene sich nur die Leitbahnen 1 und 2 befinden und diese von Ebene zu Ebene durchkontaktiert werden, in einer Draufsicht, 6 a magnetic coil with several levels, where ei on one level only the interconnects 1 and 2 and they are through-contacted from level to level, in a plan view,

7 einen Strom- und Spannungswandler mit einer Magnetspule bzw. zwei Magnetspulen, in einer Seiten-Draufsicht, 7 a current and voltage transformer with a solenoid or two magnetic coils, in a side plan view,

8 Planarspulen in Rechteck- (a) und Kreisspiralenform (b), 8th Planar coils in rectangular (a) and circular spiral form (b),

9 Kontaktierung des Innenleiters einer Spule durch Bonden, und 9 Contacting the inner conductor of a coil by bonding, and

10 Kontaktierung des Innenleiters einer Spule mit Brückenisolierschicht. 10 Contacting the inner conductor of a coil with Brückenisolierschicht.

1 zeigt eine Magnetspule im Planardesign in der Draufsicht. Die Magnetspule besteht aus zwei Leiterschleifen 1 und 2 und je einem Anschlusspad Lp1 und Lp2 zur Ein- bzw. Auskopplung des elektrischen Stromes. Die Leiterschleifen 1 und 2 bilden eine Doppelleitbahn. Diese ist auf ein isolierendes Substrat 5 appliziert. Die Doppelleitbahn ist vollständig mit einer kapazitiven Schicht 6 (Dielektrikum) bedeckt. 1 shows a solenoid coil in planer design in plan view. The magnetic coil consists of two conductor loops 1 and 2 and a respective connection pad Lp1 and Lp2 for coupling or decoupling the electric current. The conductor loops 1 and 2 form a double lane. This is on an insulating substrate 5 applied. The double lane is complete with a capacitive layer 6 (Dielectric) covered.

Mittig befindet sich ein Ferritkern 7. Der Kern 7 kann auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen, die in der Lage sind, ein magnetisches Feld und in jedem Frequenzbereich arbeitend, aufzubauen.In the middle is a ferrite core 7 , The core 7 may also be made of other suitable materials capable of establishing a magnetic field and operating in each frequency range.

3 zeigt in sich die 1, wobei die Magnetspu le im konzentrischen Aufbau ausgeführt ist, d. h. die Doppelleitbahn bestehend aus den Leiterschleifen 1 und 2 die parallel zu den Leiterschleifen 1' und 2' der Doppelleitbahn zueinander geschaltet sind. Die Anordnung ist beispielhaft. Je nach definierter Magnetleistung werden weitere Doppelleitbahnen mit den Leiterschleifen, wie vor beschrieben, auf ein und die selbe Ebene gelegt, wobei die Anschlüsse parallel zueinander angeschlossen werden. Jeweils zwischen den Leitbahnen befindet sich eine kapazitive Schicht 6 (Dielektrikum) 3 shows in the 1 , Wherein the Magnetspu le is executed in the concentric structure, ie the double lane consisting of the conductor loops 1 and 2 parallel to the conductor loops 1' and 2 ' the double lane are connected to each other. The arrangement is exemplary. Depending on the defined magnetic power further double lanes are placed with the conductor loops, as described above, on one and the same level, the terminals are connected in parallel. Between the interconnects there is a capacitive layer 6 (Dielectric)

6 zeigt in sich die 1 und die Schichten, auf denen sich die Doppelleitbahn mit den Leiterschleifen 1, 2, die durch eine kapazitive Schicht 6 getrennt sind, befindet, wobei die Ebenen übereinander gelegt werden. Die Anschlüsse der Leiterschleifen über die Anschlusspads Lp1, Lp2 erfolgen ebenfalls parallel zueinander, über welchen der Stromkreis geschlossen wird. Die Anzahl der Ebenen richtet sich jeweils nach der definierten Magnetfeldstärke, die für den jeweiligen Anwendungsfall erzeugt werden muss. 6 shows in the 1 and the layers on which the double track with the conductor loops 1 . 2 passing through a capacitive layer 6 are separated, the layers are superimposed. The connections of the conductor loops via the connection pads Lp1, Lp2 are also parallel to each other, via which the circuit is closed. The number of levels depends on the defined magnetic field strength, which must be generated for each application.

Die Magnetspule 9 besteht aus einer Doppelleitbahn mit den Leiterschleifen 1 und 2 (1) oder mehreren Doppelleitbahnen, wobei jeweils die Leiterschleifen mit gleicher Anschlusspolarität verbunden sind. Die Leiterschleifen sind jeweils durch eine kapazitive Schicht 6 voneinander getrennt. Zwischen den Leiterschleifen mit unterschiedlicher Polung fließt der Strom mit Niedrigfrequenz bis zur Hochfrequenz, je nach präzisiertem Anwendungsfall. Die Anzahl der Doppelleitbahnen ist abhängig von dem Anwendungsfall und vom Zielwert der magnetischen Induktion. Die Anordnung der Leitbahnen gemäß 2 erfolgt flächenpa rallel, hintereinander auf einer Ebene und zwar so, dass eine Doppelleitbahn von der nächsten Doppelleitbahn durch ein Isoliersubstrat und/oder eine Dielektrikumsschicht elektrisch voneinander getrennt ist. Der Anschluss der Leiterschleifen erfolgt parallel zueinander. Bei der Anwendung handelt es sich nur um eine Ebene. Die Anordnung der Doppelleitbahnen gemäß 6 erfolgt ebenenweise übereinander, wobei die Leitschleifen phasengleich parallel, aber die Stromausgänge und -eingänge an den unterschiedlichen Leiterschleifen, übereinander an den Anschlusspad angeschlossen werden.The magnetic coil 9 consists of a double track with the conductor loops 1 and 2 ( 1 ) or more double lanes, wherein in each case the conductor loops are connected to the same terminal polarity. The Conductor loops are each through a capacitive layer 6 separated from each other. Between the conductor loops with different polarity, the current flows at low frequency up to high frequency, depending on the precise application. The number of double lanes depends on the application and the target value of the magnetic induction. The arrangement of the interconnects according to 2 is surface area parallel, one behind the other on a plane in such a way that a double lane is electrically separated from each other by the next double lane by an insulating substrate and / or a dielectric layer. The connection of the conductor loops is parallel to each other. The application is only one level. The arrangement of the double lanes according to 6 takes place plane by layer on top of each other, with the conductive loops parallel in phase, but the current outputs and inputs on the different conductor loops are connected one above the other to the connection pad.

Für die 1 bis 6 gilt, dass die Stromeingangskopplung und Stromausgangskopplung Lp1 und Lp2 jeweils an unterschiedlichen Leiterschleifen angeschlossen sind, aber die gleichen Leitschleifen vom Phasenanschluss her betrachtet, sind bei der konzentrischen Magnetspule und bei mehrlagigen Magnetspulen parallel geschaltet.For the 1 to 6 is true that the power input coupling and current output coupling Lp1 and Lp2 are each connected to different conductor loops, but the same loops viewed from the phase connection, are connected in parallel in the concentric magnet coil and multilayer magnetic coils.

7 zeigt einen Strom- und Spannungswandler mit den bereits vorbeschriebenen Magnetspulen und zwar in der gleichen Anordnung wie die 1 bis 6, allerdings mit der Maßgabe, dass zwischen den Ebenen keine Durchkontaktierung erfolgt ist. 7 shows a current and voltage converter with the previously described magnetic coils and that in the same arrangement as the 1 to 6 , but with the proviso that there is no via between the levels.

Die untere Ebene zeigt den Stromeingang U1 und I1, wobei die Leiterschleifen ebenfalls galvanisch und kapazitiv voneinander getrennt sind. Die Eingangsebene kann entsprechend den technischen, elektrischen Vorgaben mit einer Vielzahl von Doppelleitbahnen versehen werden, die wiederum parallel zueinander geschaltet sind. Gleiches gilt für die zweite Ebene.The bottom level shows the current input U1 and I1, where the conductor loops are also galvanically and capacitively separated from each other. The Entrance level can be according to the technical, electrical specifications be provided with a variety of double lanes, which in turn are connected in parallel to each other. The same applies to the second level.

Über die zweite Ebene, die nicht durch eine Durchkon taktierung direkt mit der ersten Ebene miteinander verbunden ist, sondern nur über die sich aufbauenden elektrischen Felder erfolgt der Stromausgang U2 und I2 zu den technischen Anschlüssen. An dieser Stelle erfolgt die Strom- und Spannungswandlung, allerdings im kapazitiven Bereich, d. h. die elektrischen Widerstände (Blindwiderstände) sind ebenfalls sehr gering. Es werden keine elektrischen Bauelemente wie Kondensatoren, Widerstände und Drahtspulen im herkömmlichen Sinne benötigt.about the second level, not directly through a direct contact connected to the first level, but only about the electrical fields that build up are the current output U2 and I2 to the technical connections. At this point the current and voltage conversion takes place, but in the capacitive Area, d. H. the electrical resistances (reactances) are also very low. There are no electrical components like capacitors, resistors and wire coils in conventional Senses needed.

Beispielexample

Es wird eine Magnetspule nach der Erfindung in Zweiebenenanordnung hergestellt. Die beiden Ebenen sind durch eine Dielektrikumsschicht getrennt (5 und 6). Zunächst wird eine Planarspule in Rechtspiralform aus Cu auf einem Aluminiumträgersubstrat mittels Siebdruck und nachträglichem Einbrand aufgebracht. Die Spirale ist an einem Ende mit einem Anschlusspad für die Weiterkontaktierung versehen. Auf die Cu-Rechteckspirale wird eine Dielektrikumspaste gedruckt und anschließend eingebrannt. Im folgenden Herstellungsschritt wird eine zweite Cu-Rechteckspule mittels Siebdruck und Einbrand auf die Dielektrikumsschicht aufgebracht. Diese besitzt gleichfalls ein Anschlusspad. Diese zweite Rechteckspiralspule ist zur ersten Rechteckspiralspule kongruent, mit Ausnahme der Anschlusspads, die für das Anlöten der Zuleitungen freiliegend zugänglich bleiben.It is produced a solenoid coil according to the invention in a two-level arrangement. The two levels are separated by a dielectric layer ( 5 and 6 ). First, a planar coil of right-handed Cu shape is deposited on an aluminum support substrate by screen printing and subsequent burn-in. The spiral is provided at one end with a connection pad for further contact. A dielectric paste is printed on the Cu rectangular spiral and then baked. In the following production step, a second Cu rectangular coil is applied to the dielectric layer by screen printing and firing. This also has a connection pad. This second rectangular spiral coil is congruent with the first rectangular spiral coil, with the exception of the connection pads, which remain exposed for soldering the leads exposed.

Die geometrischen Daten sowie die Eigenschaften der Magnetspule sind in Tabelle 1 für eine spule der Geometrie nach 8a zusammengestellt. Zum Vergleich sind die Eigenschaften einer Spule mit identischer Geometrie ohne dielektrische Zwischenschicht und kon taktiert an den beiden Enden der Leiterschleife, in konventioneller Betriebsart, mit angegeben. Geometriedaten Windungszahl Leitbahnbreite w Leitbahnabstand s Leitbahndicke Spezifischer elektrischer Widerstand Dicke des Dielektri kums Relative Dielektrizitätszahl 20 300 μm 300 μm 10 μm 1,78E-08 Ohm m 10 μm 200 Elektrische Kenndaten der Spule Arbeitsfrequenz Strom bei I V Impedanz Phasenwinkel Nach der Erfindung konventionell Nach der Erfindung konventionell Nach der Erfindung konventionell 177 kH 0,3 A 0,036 A 3,3 Ohm 27 Ohm 0° 82° The geometric data as well as the characteristics of the magnetic coil are given in Table 1 for a coil of geometry 8a compiled. For comparison, the properties of a coil with identical geometry without a dielectric interlayer and kon clocked at the two ends of the conductor loop, in conventional mode, indicated. geometry data number of turns Track width w Track distance s interconnect thickness Specific electrical resistance Thickness of the dielectric Relative dielectric constant 20 300 μm 300 μm 10 μm 1.78E-08 ohms m 10 μm 200. Electrical characteristics of the coil Operating frequency Electricity at IV impedance phase angle After the invention conventional After the invention conventional After the invention conventional 177 kH 0.3 A 0.036 A 3.3 ohms 27 ohms 0 ° 82 °

Tabelle 1Table 1

Bei der erfindungsgemäßen Spule fließt bei der Arbeitsfrequenz von 177 kHz und einer Ansteuerspannung von 1 V eine Stromstärke von 0,3 A. Dieser Wert ist im Vergleich zu einer Spule gleicher Geometrie nach dem Stand der Technik um den Faktor 10 größer. Damit kann nach der Erfindung gleichzeitig eine um den Faktor 10 höhere magnetische Induktion erzielt werden.at the coil according to the invention flows the operating frequency of 177 kHz and a drive voltage of 1 V is a current of 0.3 A. This value is in comparison to a coil of the same geometry according to the prior art the factor 10 larger. Thus, according to the invention at the same time a factor of 10 higher magnetic induction be achieved.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Handbuch der Leiterkartentechnik Band 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Herausgeber W. Jillek, G. Keller, 2003, ISBN 3-87480-184-5 [0002] - Handbuch der Leiterkartentechnik Volume 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, publisher W. Jillek, G. Keller, 2003, ISBN 3-87480-184-5 [0002]
  • - Handbuch der Leiterkartentechnik Band 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Herausgeber W. Jillek, G. Keller 2003, ISBN 3-87480-184-5 [0003] - Handbuch der Leiterkartentechnik Volume 4, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, publisher W. Jillek, G. Keller 2003, ISBN 3-87480-184-5 [0003]

Claims (15)

Spulenanordnung zur Erzeugung magnetischer Wechselfelder mit mindestens zwei einander zugeordneten Leiterschleifen, die galvanisch getrennt, aber kapazitiv gekoppelt sind, wobei die erste Leiterschleife einen Anschluss für die Stromzufuhr und die zweite Leiterschleife einen Anschluss für die Stromabfuhr aufweist und die jeweils den Anschlüssen entgegengesetzten Enden offen sind.Coil arrangement for generating alternating magnetic fields with at least two associated conductor loops, the galvanic separated but capacitively coupled, the first conductor loop a connection for the power supply and the second conductor loop has a connection for the power drain and each the terminals opposite ends are open. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordneten Leiterschleifen um einen Kern aus magnetischem Werkstoff herum angeordnet sind.Coil arrangement according to Claim 1, characterized that the associated conductor loops around a core of magnetic Material are arranged around. Spulenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordneten Leiterschleifen nebeneinander oder übereinander auf einem Substratträger als Leiterbahnen aufgebracht sind.Coil arrangement according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the associated conductor loops side by side or on top of each other on a substrate carrier Printed conductors are applied. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paare von zugeordneten ersten und zweiten Leiterschleifen vorgesehen sind, wobei die jeweils ersten Leiterschleifen mit dem Anschluss für die Stromzufuhr und die jeweils zweiten Leiterschleifen mit dem Anschluss für die Stromabfuhr verbunden sind.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 3, characterized in that a plurality of pairs of associated first and second conductor loops are provided, wherein the respective first conductor loops with the connection for the power supply and the second conductor loops with the connection for the power drain are connected. Spulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleifen konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Leiterschleifen der Paare abwechselnd zueinander liegen.Coil arrangement according to Claim 4, characterized that the conductor loops are arranged concentrically to one another, wherein the first and second conductor loops of the pairs alternate lie to each other. Spulenanordnung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleifen übereinander angeordnet sind und die ersten und zweiten Leiterschleifen der Paare abwechselnd zueinander liegen.Coil arrangement according to Claim 4 or Claim 5, characterized in that the conductor loops one above the other are arranged and the first and second conductor loops of the pairs alternate with each other. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen und/oder auf den Leiterschleifen ein Dielektrikum vorgesehen ist.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 6, characterized in that between and / or on the Conductor loops a dielectric is provided. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordneten Leiterschleifen mehrere Windungen aufweisen, die vorzugsweise von einem Dielektrikum bedeckt sind und/oder durch ein Dielektrikum getrennt sind.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the associated conductor loops have several turns, preferably of a dielectric are covered and / or separated by a dielectric. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger als keramischer Träger ausgebildet ist.Coil arrangement according to one of the claims 3 to 8, characterized in that the substrate carrier as ceramic support is formed. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleifen aus Kupfer, Silber und/oder Aluminium in reiner Metallform oder als Legierung hergestellt sind.Coil arrangement according to one of the claims 3 to 9, characterized in that the conductor loops of copper, Silver and / or aluminum in pure metal form or as an alloy are made. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, hergestellt in Mehrlagentechnik.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 10, produced in multi-layer technology. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, hergestellt in LeiterplattentechnologieCoil arrangement according to one of the claims 1 to 10, manufactured in printed circuit board technology Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum als dielektrische keramische Schicht und/oder als dielektrische Schicht aus polymergebundenen Kondensatorwerkstoffen ausgebildet ist.Coil arrangement according to one of the claims 7 to 12, characterized in that the dielectric as a dielectric ceramic layer and / or as a polymer-bonded dielectric layer Capacitor materials is formed. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Anordnungen aus zugeordneten Leiterschleifen mit jeweils einem Anschluss für die Stromzufuhr und einen Anschluss für die Stromabfuhr und zwei offenen Enden einander zugeordnet sind und zwischen den jeweiligen Anschlüssen der Anordnungen eine erste Spannung anlegbar und eine zweite Spannung abnehmbar ist.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 13, characterized in that at least two arrangements from assigned conductor loops, each with a connection for the power supply and a connection for the power drain and two open ends are associated with each other and between the respective terminals of the arrangements a first voltage can be applied and a second tension is removable. Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Leiterschleifen, der Kern und das Dielektrikum so entworfen und gewählt sind, dass bei einer vorgegebenen Frequenz der Blindwiderstand weitgehend kompensiert ist.Coil arrangement according to one of the claims 1 to 14, characterized in that the at least two conductor loops, the core and the dielectric are designed and chosen are that at a given frequency of reactance largely is compensated.
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