DE102016216330A1

DE102016216330A1 - Flexible coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, displacement sensor and manufacturing method

Info

Publication number: DE102016216330A1
Application number: DE102016216330.2A
Authority: DE
Inventors: Mathias Michael
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Eine Spulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen elektrisch isolierenden, wenigstens bereichsweise flexiblen Träger (202) mit einer ersten Oberfläche (230) und einer zweiten Oberfläche (232) und mit mindestens einer durchgehenden Öffnung (210), die sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt. Mindestens eine erste Leiterbahn (204) ist auf der ersten Oberfläche (230) angeordnet, und mindestens eine zweite Leiterbahn (206) ist auf der zweiten Oberfläche (232) angeordnet, wobei die erste und zweite Leiterbahn über mindestens eine Durchkontaktierung (208) elektrisch miteinander verbunden sind, um mindestens eine erste Spulenwicklung auszubilden. Ein magnetisches Kernelement (212, 218) ist mechanisch mit dem flexiblen Träger verbunden und taucht so durch die Öffnung (210) hindurch, dass mindestens ein erster Teilbereich des Kernelements mit einer der ersten Oberfläche benachbarten Außenfläche des flexiblen Trägers in Anlage ist und mindestens ein zweiter Teilbereich des Kernelements mit einer der der zweiten Oberfläche benachbarten Außenfläche des flexiblen Trägers in Anlage ist.A coil assembly according to the present invention comprises an electrically insulating, at least partially flexible support (202) having a first surface (230) and a second surface (232) and at least one through opening (210) extending between the first and second Surface extends. At least one first conductive line (204) is disposed on the first surface (230), and at least one second conductive line (206) is disposed on the second surface (232), the first and second conductive lines electrically interconnecting via at least one via (208) are connected to form at least a first coil winding. A magnetic core member (212, 218) is mechanically connected to the flexible support and extends through the opening (210) such that at least a first portion of the core member engages an outer surface of the flexible support adjacent the first surface and at least a second Part of the core element with one of the second surface adjacent outer surface of the flexible support in abutment.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spulenordnung für einen magnetoelektrischen Weggeber, auf einen derartigen Weggeber sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung für einen magnetoelektrischen Weggeber. The present invention relates to a coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, to such a displacement sensor and to a method for producing a coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung für einen berührungslosen Weggeber zum Erfassen der Position eines beweglichen Objektes anwendbar, wie er aus dem deutschen Patent DE 10 2012 005 344 B4 bekannt und in 12 dargestellt ist, wobei der Weggeber 100 einen Messtransformator mit einem langgestreckten ferromagnetischen Messkern 106 und einer ersten langgestreckten Wicklung 108 umfasst, die auf den Messkern gewickelt ist. In einem Endbereich des Messkerns ist eine zweite, geteilte Wicklung 110 über die erste Wicklung 108 gewickelt. Weiterhin ist ein Ansteuermagnet 104 vorgesehen, der annähernd parallel zu der ersten langgestreckten Wicklung 108 linear verfahrbar ist. Dieser Ansteuermagnet 104 wird mit dem Objekt, dessen Position bestimmt werden soll, in geeigneter und an sich bekannter Weise verbunden. In particular, the present invention is applicable to a non-contact type position sensor for detecting the position of a moving object as disclosed in the German patent DE 10 2012 005 344 B4 known and in 12 is shown, wherein the displacement sensor 100 a measuring transformer with an elongated ferromagnetic measuring core 106 and a first elongate winding 108 includes, which is wound on the measuring core. In one end region of the measuring core is a second, split winding 110 over the first winding 108 wound. Furthermore, a drive magnet 104 provided, which is approximately parallel to the first elongated winding 108 is linearly movable. This drive magnet 104 is connected to the object whose position is to be determined in a suitable and known manner.

Mit dieser auch als Messtransformator bezeichneten Anordnung kann die aktuelle Linearposition eines mit dem Ansteuermagneten 104 verbundenen Objekts auf dem durch die Länge des langgestreckten Kerns 106 und der darauf befindlichen ersten langgestreckten Wicklung 108 bestimmten Verfahrweg detektiert werden. Der Messkern 106 eines solchen auch als PLCD-Wegsensor (Permanent Magnetic Linear Contactless Displacement Sensor) bezeichneten Gebers ist vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material. Der an den Sensor angenäherte Ansteuermagnet 104 führt zu einer lokalen magnetischen Sättigung des Messkerns 106 und damit zu einer virtuellen Teilung des Kerns. Belegt man die langgestreckte Primärspule 108 mit einem geeigneten Wechselstrom, wird in den Auswertespulen der zweiten geteilten Wicklung 110 eine von der Position des gesättigten Bereichs 112 abhängige Spannung induziert. So kann die Länge der virtuellen Teile des Kerns 106 und damit die Position des gesättigten Bereichs 112 ermittelt werden. Ein Beispiel für einen solchen Messtransformator ist in der deutschen Patentschrift DE 4425903 C2 erläutert. Eine allgemeine physikalische Beschreibung dieses Messprinzips ist beispielsweise auch dem Artikel Erb O. et al.: „PLCD, a Novel Magnetic Displacement Sensor“, Sensors and Actuators A, 25–27 (1991) S. 272 bis 282 , zu entnehmen. With this arrangement, which is also referred to as a measuring transformer, the current linear position can be one with the control magnet 104 connected object on the by the length of the elongated core 106 and the first elongate winding located thereon 108 certain travel can be detected. The measuring core 106 Such a sensor, which is also referred to as a PLCD displacement sensor (Permanent Magnetic Linear Contactless Displacement Sensor), is preferably made of a soft magnetic material. The drive magnet approximated to the sensor 104 leads to a local magnetic saturation of the measuring core 106 and thus to a virtual division of the core. If one occupies the elongate primary coil 108 with a suitable alternating current, is in the Auswertespulen the second split winding 110 one from the position of the saturated area 112 dependent voltage induced. So can the length of the virtual parts of the core 106 and hence the position of the saturated area 112 be determined. An example of such a measuring transformer is in the German patent specification DE 4425903 C2 explained. A general physical description of this measurement principle is, for example, the article Erb O. et al .: "PLCD, a Novel Magnetic Displacement Sensor", Sensors and Actuators A, 25-27 (1991) pp. 272-282 , refer to.

Wie aus 12 ersichtlich, erfolgt die Versorgung des PLCD-Messtransformators 100 mit einem geeigneten Wechselstrom, und die Verarbeitung, Auswertung und Umwandlung der Signale durch ein Elektronikmodul 102, das entweder extern angeordnet oder im Sensor integriert sein kann. Das Elektronikmodul 102 gibt als Messsignal in Abhängigkeit von der Position x des Ansteuermagneten 104 eine Messkurve, wie sie im oberen Teil der 12 gezeigt ist, aus. How out 12 As can be seen, the supply of the PLCD measuring transformer takes place 100 with a suitable alternating current, and the processing, evaluation and conversion of the signals by an electronic module 102 , which can either be arranged externally or integrated in the sensor. The electronics module 102 gives as measuring signal as a function of the position x of the control magnet 104 a trace, as in the upper part of the 12 is shown off.

Wie weiterhin aus 12 ersichtlich, ist das von der elektronischen Schaltung 102 gelieferte Signal innerhalb des Messbereichs linear vom Ort x des Ansteuermagneten 104 abhängig. Grundsätzlich lässt sich das Prinzip des PLCD-Sensors auch auf Anordnungen übertragen, bei denen der Sensor nicht geradlinig, sondern gebogen ausgeführt wird. Ein solcher Sensor ist beispielsweise für die Messung von Schwenkantrieben geeignet. Obwohl daher nachfolgend alle Ausführungen auf einen linearen PLCD-Wegsensor gerichtet sind, ist für einen Fachmann aber klar, dass die erfindungsgemäßen Prinzipien sich auch auf einen rotativen PLCD-Sensor übertragen lassen. How to continue 12 it can be seen that is from the electronic circuit 102 signal supplied within the measuring range linearly from the location x of the control magnet 104 dependent. In principle, the principle of the PLCD sensor can also be transferred to arrangements in which the sensor is not designed to be rectilinear but curved. Such a sensor is suitable for example for the measurement of rotary actuators. Although all embodiments are therefore directed to a linear PLCD displacement sensor, it will be clear to a person skilled in the art that the principles according to the invention can also be applied to a rotary PLCD sensor.

Ein wesentlicher Aspekt des PLCD-Prinzips ist die mechanische Anbindungsfreiheit zwischen dem Ansteuermagneten und dem Sensorelement. Dadurch ist die Ansteuerung des Sensors auch durch Trennwände hindurch möglich, solange diese aus nicht-magnetisierbaren Materialien bestehen. Eine Anwendung, bei der die Vorteile dieser Möglichkeit deutlich werden, ist die Erfassung einer Kolbenposition in Hydraulik- oder Pneumatiksystemen. Bei diesen Anwendungen wird auf dem Kolben ein Dauermagnet befestigt, der den PLCD-Messtransformator durch die Zylinderwand hindurch ansteuert. An essential aspect of the PLCD principle is the mechanical connection freedom between the drive magnet and the sensor element. As a result, the control of the sensor is also possible through partitions, as long as they consist of non-magnetizable materials. One application that demonstrates the benefits of this capability is the detection of a piston position in hydraulic or pneumatic systems. In these applications, a permanent magnet is mounted on the piston, which drives the PLCD measuring transformer through the cylinder wall.

Somit ist vor allem eine Anwendbarkeit solcher PLCD-Sensoren im Kraftfahrzeug gegeben. Hier ist allerdings problematisch, dass die für die Spulenanordnung zur Verfügung stehenden Bauräume extrem klein und darüber hinaus häufig gebogen und nicht linear langgestreckt sind. Weiterhin muss die Spulenanordnung für einen Einsatz im Automotive-Sektor langzeitstabil und robust bei extremen Temperaturwechseln, Erschütterungen und eindringender Feuchtigkeit sein. Thus, above all, an applicability of such PLCD sensors in the motor vehicle is given. Here, however, is problematic that the space available for the coil assembly space are extremely small and beyond often bent and not linearly elongated. Furthermore, the coil assembly for use in the automotive sector must be long-term stable and robust with extreme temperature changes, shocks and penetrating moisture.

Bei der in 12 gezeigten Darstellung eines PLCD-Wegsensors, wie er beispielsweise in der DE 10 2012 005 344 B4 gezeigt ist, wird eine gewickelte Spule um einen starren Kern angebracht. Durch diese Bauweise sind aufwendige Produktionsverfahren für das Wickeln der Spulen erforderlich. Weiterhin wird, um die Spulenkonstruktion im fertigen Produkt vor mechanischen Einflüssen und vor eindringender Feuchtigkeit zu schützen, diese in der Regel durch eine Vergussmasse umhüllt. Dadurch ist ein weiterer zeit- und kostenintensiver Produktionsschritt erforderlich. At the in 12 shown representation of a PLCD displacement sensor, as shown for example in the DE 10 2012 005 344 B4 is shown, a wound coil is mounted around a rigid core. This construction requires complex production processes for winding the coils. Furthermore, to the coil design in the finished product from mechanical influences and from penetrating moisture To protect, these usually encased by a potting compound. This requires a further time-consuming and costly production step.

Aus der GB 2 409 584 A ist ein Stromwandler bekannt, der ein ebenes Zickzack-förmiges leitfähiges Spulenmuster auf einem einlagigen flexiblen Substrat aufweist. In dem flexiblen Substrat sind an den Wendepunkten des Spulenmusters Schlitze ausgebildet, und ein flexibler Kern ist so angeordnet, dass er sich durch die Schlitze hindurch erstreckt und das leitfähige Muster eine Spulenwicklung um den Kern formt. From the GB 2 409 584 A For example, a current transformer is known which has a planar zigzag conductive conductive coil pattern on a single layer flexible substrate. In the flexible substrate, slits are formed at the turning points of the coil pattern, and a flexible core is disposed so as to extend through the slits and the conductive pattern forms a coil winding around the core.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Spulenanordnung für einen magnetoelektrischen Weggeber, vorzugsweise einen PLCD-Sensor, anzugeben, die für den Einbau in kleine, unregelmäßig geformte Bauräume geeignet ist, sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei der Sensor robust, zuverlässig und langzeitstabil ist sowie ein verlässliches und reproduzierbares Ausgangssignal liefert. The object of the present invention is to provide an improved coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, preferably a PLCD sensor, which is suitable for installation in small, irregularly shaped installation spaces, as well as simple and inexpensive to produce, the sensor robust, reliable and long-term stability and provides a reliable and reproducible output signal.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, einen Spulenkörper so auszugestalten, dass er einen elektrisch isolierenden, wenigstens bereichsweise flexiblen Träger aufweist, der eine erste Oberfläche und eine zweiten Oberfläche und mindestens eine durchgehenden Öffnung, die sich von der ersten zur zweiten Oberfläche erstreckt, besitzt. Weiterhin sind mindestens eine erste Leiterbahn, die auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, und mindestens eine zweite Leiterbahn, die auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, vorgesehen, wobei die erste und zweite Leiterbahn über mindestens eine Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden sind, um mindestens eine erste Spulenwicklung auszubilden. Ein magnetisches Kernelement ist mechanisch mit dem Träger verbunden und taucht so durch die Öffnung hindurch, dass mindestens ein erster Teilbereich des Kernelements mit einer der ersten Oberfläche benachbarten Außenfläche des flexiblen Trägers in Anlage ist und mindestens ein zweiter Teilbereich des Kernelements mit einer der zweiten Oberfläche benachbarten Außenfläche des flexiblen Trägers in Anlage ist. The present invention is based on the idea of designing a bobbin such that it has an electrically insulating, at least partially flexible support having a first surface and a second surface and at least one through opening extending from the first to the second surface , Furthermore, at least one first conductor track, which is arranged on the first surface, and at least one second conductor track, which is arranged on the second surface, are provided, wherein the first and second conductor track are electrically connected to each other via at least one via, at least a first one Form coil winding. A magnetic core member is mechanically connected to the carrier and dives through the opening so that at least a first portion of the core member is in abutment with an outer surface of the flexible carrier adjacent to the first surface and at least a second portion of the core member is adjacent to the second surface Outside surface of the flexible support is in abutment.

Dieses Durchweben des flexiblen Trägers mit einem magnetischen Kernelement erlaubt eine besonders einfache Herstellung der Spulenanordnung. Insbesondere kann die Spulenwicklung durch einfache Druck- oder Ätztechniken auf einem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Darüber hinaus sind die Windungen der Spulenwicklung so an dem Kernelement angeordnet, dass sich trotz der angewendeten Planartechnik eine möglichst weitgehende Annäherung an die geometrischen Verhältnisse einer gewickelten Drahtspule erreichen lässt. Alternativ können die Leiterbahnen auch durch auf den flexiblen Träger aufgeklebte Drähte realisiert werden. This through-weaving of the flexible carrier with a magnetic core element allows a particularly simple production of the coil assembly. In particular, the coil winding may be formed by simple printing or etching techniques on a flexible substrate. In addition, the windings of the coil winding are arranged on the core element, that despite the applied planar technology as far as possible approach to the geometric conditions of a wound wire coil can be achieved. Alternatively, the conductor tracks can also be realized by adhered to the flexible carrier wires.

Insbesondere umfasst der Träger in vorteilhafter Weise eine flexible Folie, auf der die mindestens eine erste Spulenwicklung so angeordnet ist, dass sie durch eine Deckschicht gegenüber äußeren Einflüssen hermetisch geschützt ist. Damit kann sichergestellt werden, dass Umgebungsfeuchtigkeit, selbst aggressive Flüssigkeiten, die Spulenwicklung nicht schädigen können. Der Träger ist dann eine Platinenfolie, die eine Biegeflexibilität aufweist. In particular, the carrier advantageously comprises a flexible film on which the at least one first coil winding is arranged such that it is hermetically protected from external influences by a cover layer. This ensures that ambient humidity, even aggressive liquids, can not damage the coil winding. The carrier is then a sinker film that has a bending flexibility.

Das Kernelement ist vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, um so die Magnetfeldlinien optimal zu führen. Dabei kann je nach Anwendungszweck vorgesehen sein, dass das Kernelement durch einen biegesteifen Stab gebildet ist, oder dass es ebenfalls flexibel ist. The core element is preferably made of a soft magnetic material so as to optimally guide the magnetic field lines. It can be provided depending on the application, that the core element is formed by a rigid rod, or that it is also flexible.

Ein biegesteifer Stab als Kernelement hat den Vorteil, dass der Zusammenbau von flexibler Trägerfolie und Kernelement besonders einfach durchzuführen ist. Das biegesteife Kernelement muss dabei nicht gerade geformt sein, sondern es kann auch eine Krümmung aufweisen, um an eine nichtlineare Kontur angepasst zu sein. A rigid rod as a core element has the advantage that the assembly of flexible carrier film and core element is particularly easy to perform. The rigid core element does not have to be shaped straight, but it may also have a curvature in order to be adapted to a non-linear contour.

Demgegenüber lässt sich ein wesentlich flacherer Aufbau, der an verschiedene Konturen anpassbar ist, dadurch realisieren, dass nicht nur der Träger, auf dem die Leiterbahnen angeordnet ist, sondern auch das Kernelement aus einem flexiblen Material besteht. Dies kann beispielsweise eine weichmagnetische nanokristalline Legierung in Folienform sein. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Spulenanordnung mit allen üblichen flexiblen magnetischen Materialien realisiert werden. Insbesondere kann das Kernelement aus einer weichmagnetischen amorphen Legierung oder einer nanokristallinen Legierung der Übergangsmetalle Eisen, Kobalt und/oder Nickel mit einem Metalloid wie Bor, Kohlenstoff und/oder Silizium hergestellt sein. In contrast, a much flatter structure, which can be adapted to different contours, can be realized in that not only the carrier on which the conductor tracks are arranged, but also the core element consists of a flexible material. This may be, for example, a soft magnetic nanocrystalline alloy in foil form. In principle, the coil arrangement according to the invention can be realized with all customary flexible magnetic materials. In particular, the core element may be made of a soft magnetic amorphous alloy or a nanocrystalline alloy of the transition metals iron, cobalt and / or nickel with a metalloid such as boron, carbon and / or silicon.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist auf der ersten und zweiten Oberfläche jeweils eine Vielzahl von Leiterbahnenbereichen angeordnet, die über eine Vielzahl von Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind. Eine Vielzahl von Öffnungen ist in dem Träger vorgesehen, durch die sich das Kernelement so erstreckt, dass es abwechselnd der ersten und der zweiten Oberfläche des flexiblen Trägers benachbart ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Anordnung mit einer Vielzahl von Spulenwindungen bereitgestellt werden. According to an advantageous development of the present invention, in each case a multiplicity of strip conductor regions are arranged on the first and second surfaces, which are connected to one another via a multiplicity of plated-through holes. A plurality of openings are provided in the carrier through which the core member extends so as to be alternately adjacent to the first and second surfaces of the flexible carrier. Thereby, a particularly compact arrangement can be provided with a plurality of coil turns.

Eine geometrisch besonders effiziente Realisierung einer Spulenanordnung, die sich für den Einsatz in einem magnetoelektrischen Weggeber eignet, lässt sich erreichen, wenn der Träger eine langgestreckte Form mit einem ersten und einem zweiten Randbereich hat und die mindestens eine erste Leiterbahn eine mäanderförmige Gestalt hat, so dass sie in Randabschnitten abwechselnd in dem ersten und dem zweiten Randbereich angeordnet ist, wobei die Randabschnitte durch Verbindungsabschnitte verbunden sind, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich verlaufen, und wobei die mindestens eine zweite Leiterbahn eine zu der ersten Leiterbahn gegengleich verlaufende Mäanderstruktur hat. Insbesondere sind bei dieser Ausführungsform entlang den Verbindungsabschnitten der Leiterbahnen jeweils schlitzförmige Öffnungen angeordnet. Durch diese schlitzförmigen Öffnungen wird das magnetische Kernelement geführt. A geometrically particularly efficient realization of a coil arrangement which is suitable for use in a magnetoelectric displacement sensor can be achieved if the support has an elongate shape with a first and a second edge region and the at least one first conductor has a meandering shape, so that it is arranged in edge sections alternately in the first and the second edge region, wherein the edge portions are connected by connecting portions which extend between the first and the second edge region, and wherein the at least one second conductor track has a meandering structure running counter to the first conductor track. In particular, in this embodiment, slot-shaped openings are respectively arranged along the connecting sections of the conductor tracks. Through these slit-shaped openings, the magnetic core element is guided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Leiterbahn mindestens ein erstes spiralförmiges Element auf und die zweite Leiterbahn weist mindestens ein zweites spiralförmiges Element auf, wobei das erste und das zweite spiralförmige Element über mindestens eine Durchkontaktierung miteinander verbunden sind. Solche spiralförmigen Elemente, die im Wesentlichen die Gestalt von Flachspulen haben können, bieten den Vorteil, dass zur Verbindung zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn wesentlich weniger Durchkontaktierungen benötigt werden. Sieht man beispielsweise nur ein spiralförmiges Element auf der ersten Oberfläche und ein spiralförmiges Element auf der zweiten Oberfläche des flexiblen Trägers vor, genügt eine einzige Durchkontaktierung zum Herstellen der elektrischen Verbindung. According to a further advantageous embodiment, the first printed conductor has at least one first spiral-shaped element and the second printed conductor has at least one second spiral-shaped element, wherein the first and the second spiral-shaped element are connected to one another via at least one through-connection. Such spiral elements, which may essentially have the shape of flat coils, offer the advantage that substantially fewer plated-through holes are required for the connection between the first printed conductor and the second printed conductor. For example, considering only one helical element on the first surface and one helical element on the second surface of the flexible carrier, a single via for making the electrical connection is sufficient.

Das Kernelement wird bei dieser Ausführungsform durch einen oder mehrere Schlitze geführt, um welche herum sich das erste und zweite spiralförmige Element winden. The core element in this embodiment is passed through one or more slots around which the first and second helical elements wind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Spulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung noch mindestens eine weitere Leiterbahnschicht, die auf der ersten und/oder der zweiten Oberfläche angeordnet und von den darunterliegenden ersten und oder zweiten Leiterbahnen durch eine isolierende Schicht getrennt ist. Durch das Vorsehen von mehreren Leiterbahnschichten kann auf einfache Weise die Anzahl der Spulenwindungen erhöht werden, wobei gleichzeitig die Dicke der flexiblen Folie immer noch vergleichsweise gering bleibt. According to an advantageous development of the present invention, the coil arrangement according to the present invention further comprises at least one further conductor layer, which is arranged on the first and / or the second surface and separated from the underlying first and or second conductor tracks by an insulating layer. By providing a plurality of interconnect layers, the number of coil turns can be increased in a simple manner, while at the same time the thickness of the flexible film still remains comparatively low.

Weiterhin kann der Träger wenigstens einen Substratbereich aufweisen, in welchem elektronische Schaltungselemente montierbar sind. Dies ist insbesondere für solche Anwendungsbereiche der erfindungsgemäßen Spulenanordnung vorteilhaft, bei denen eine Ansteuerung und Auswertung von elektrischen Signalen im Zusammenhang mit der Spulenanordnung durchgeführt wird, beispielsweise bei magnetoelektrischen Weggebern. Auf diese Weise kann die Signalverarbeitung möglichst nahe an dem eigentlichen Messwandler durchgeführt werden, so dass elektromagnetische Störeinflüsse und Signalverschlechterungen vermindert werden können. Dieser Substratbereich kann entweder ebenfalls flexibel sein, oder aber aus einem biegesteifen Material bestehen. Die letztere Variante ist zum Schutz der Bauelemente und für die Durchführung der Bestückung vorteilhaft, während ein flexibler Substratbereich einstückig zusammen mit der flexiblen Trägerfolie hergestellt werden kann. Furthermore, the carrier can have at least one substrate region in which electronic circuit elements can be mounted. This is particularly advantageous for those areas of application of the coil arrangement according to the invention, in which a control and evaluation of electrical signals in connection with the coil arrangement is carried out, for example in the case of magnetoelectric encoders. In this way, the signal processing can be performed as close as possible to the actual transducer, so that electromagnetic interference and signal degradation can be reduced. This substrate region can either also be flexible, or else consist of a rigid material. The latter variant is advantageous for protecting the components and for carrying out the assembly, while a flexible substrate region can be produced in one piece together with the flexible carrier film.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist an der Spulenanordnung weiterhin mindestens eine zweite Spulenwicklung vorgesehen, die mit der ersten Spulenwicklung magnetisch gekoppelt ist. Damit kann beispielsweise die oben mit Bezug auf den PLCD Sensor erläuterte geteilte Sekundärwicklung realisiert werden. According to an advantageous development of the present invention, at least one second coil winding, which is magnetically coupled to the first coil winding, is furthermore provided on the coil arrangement. Thus, for example, the split secondary winding explained above with reference to the PLCD sensor can be realized.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich besonders effizient zur Realisierung eines Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement(PLCD)-Weggebers nutzen, der eine erfindungsgemäße Spulenanordnung und einen Permanentmagneten, der mit einem bezüglich der Spulenanordnung in seiner Position veränderlichen Objekt verbindbar ist, umfasst. The advantages of the solution according to the invention can be used particularly efficiently for the realization of a permanent magnetic linear contactless displacement (PLCD) displacement transducer, which comprises a coil arrangement according to the invention and a permanent magnet, which can be connected to an object that is variable in its position relative to the coil arrangement.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung für einen magnetoelektrischen Weggeber, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines elektrisch isolierenden, wenigstens bereichsweise flexiblen Trägers mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche,
Ausbilden mindestens einer ersten Leiterbahn, die auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, und mindestens einer zweiten Leiterbahn, die auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die erste und zweite Leiterbahn über mindestens eine Durchkontaktierung elektrisch miteinander verbunden sind, um mindestens eine erste Spulenwicklung auszubilden,
Vorsehen mindestens einer durchgehenden Öffnung, die sich von der ersten zur zweiten Oberfläche des Trägers erstreckt,
Einschieben eines magnetischen Kernelements durch die mindestens eine Öffnung hindurch, so dass sich mindestens ein erster Teilbereich des Kernelements entlang der ersten Oberfläche erstreckt und sich mindestens ein zweiter Teilbereich des Kernelements entlang der zweiten Oberfläche erstreckt. The present invention further relates to a method of manufacturing a coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, the method comprising the following steps:
Providing an electrically insulating, at least partially flexible support having a first surface and a second surface,
Forming at least one first conductive line disposed on the first surface and at least one second conductive line arranged on the second surface, the first and second conductive lines being electrically connected to each other via at least one via hole to form at least one first coil winding,
Providing at least one through opening extending from the first to the second surface of the carrier,
Inserting a magnetic core element through the at least one opening such that at least a first portion of the core member extends along the first surface and at least a second portion of the core member extends along the second surface.

Im Vergleich zur Herstellung einer gewickelten Spulenanordnung hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass die erreichbaren Toleranzen aufgrund der Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung von Leiterbahnen auf flexiblen Trägern wesentlich enger sind. Weiterhin ist die Herstellung einfacher und schneller. Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, eine vollständig flexible Anordnung mit extrem geringer Bauhöhe herzustellen, die durch Umwickeln eines Kerns mit einem Draht nicht herstellbar wäre. In comparison with the production of a wound coil arrangement, the method according to the invention has the advantage that the achievable tolerances are considerably narrower due to the manufacturing accuracy in the production of printed conductors on flexible substrates. Furthermore, the production is easier and faster. Moreover, it is also possible with the inventive method to produce a completely flexible arrangement with extremely low height, which would not be produced by wrapping a core with a wire.

Insbesondere ist dabei in dem Träger quer zu einer Längsachse des Trägers eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen ausgebildet und das Kernelement wird so eingeschoben, dass es abwechselnd der ersten und der zweiten Oberfläche benachbart ist. In particular, a plurality of slot-shaped openings is formed in the carrier transversely to a longitudinal axis of the carrier, and the core element is inserted such that it is alternately adjacent to the first and the second surface.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist außerdem vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Leiterbahn zum Ausbilden separater Spulenwicklungen durchtrennt werden können. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Spulenanordnungen auf einem gemeinsamen Trägerband bereitgestellt werden, wobei die einzelnen Spulenanordnungen jeweils durch Abschneiden von dem Trägerband vereinzelt werden. According to an advantageous development of the manufacturing method according to the invention, it is also provided that the first and / or the second conductor track can be cut to form separate coil windings. In this way, a plurality of coil arrangements can be provided on a common carrier tape, wherein the individual coil arrangements are each separated by cutting off the carrier tape.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für sich genommen eigenständige erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. For a better understanding of the present invention, this will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the following figures. The same parts are provided with the same reference numerals and the same component names. Furthermore, individual features or combinations of features from the embodiments shown and described can in themselves represent independent inventive or inventive solutions.

Es zeigen: Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a perspective view of a coil assembly according to a first advantageous embodiment of the present invention;

2 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 a perspective view of a coil assembly according to a second advantageous embodiment of the present invention;

3 ein Beispiel für ein Layout eines flexiblen Trägers mit einer ersten und einer zweiten Leiterbahn; 3 an example of a layout of a flexible carrier with a first and a second conductor track;

4 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Schnittdarstellung der Anordnung aus 1; 4 a schematic, not true to scale sectional view of the arrangement 1 ;

5 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a perspective view of a coil assembly according to another advantageous embodiment of the present invention;

6 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung für einen PLCD-Sensor; 6 a perspective view of a coil assembly for a PLCD sensor;

7 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung mit integrierter Signalverarbeitungselektronik; 7 a perspective view of a coil assembly with integrated signal processing electronics;

8 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Spulenanordnung mit integrierter Signalverarbeitungselektronik; 8th a perspective view of another coil assembly with integrated signal processing electronics;

9 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 9 a perspective view of a coil assembly according to another advantageous embodiment of the present invention;

10 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Leiterbahnen aus 9; 10 a schematic, not to scale representation of the conductors 9 ;

11 eine perspektivische Darstellung einer Spulenanordnung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 11 a perspective view of a coil assembly according to another advantageous embodiment of the present invention;

12 eine schematische Prinzipdarstellung eines PLCD-Sensors. 12 a schematic diagram of a PLCD sensor.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren und dabei zunächst mit Bezug auf 1 näher erläutert. Die Spulenanordnung 200 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen flexiblen Träger 202 mit einer Vielzahl von ersten Leiterbahnen 204 und einer Vielzahl von zweiten Leiterbahnen 206. Wie in der Figur schematisch angedeutet, sind die ersten und die zweiten Leiterbahnen auf zwei unterschiedlichen Oberflächen des flexiblen Trägers 202 angeordnet. Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, würde auch jeweils nur eine erste und zweite Leiterbahn 204, 206 genügen, um eine Spulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden. The present invention will be described below with reference to the figures and with reference first to FIG 1 explained in more detail. The coil arrangement 200 according to the present invention comprises a flexible carrier 202 with a variety of first tracks 204 and a plurality of second conductive lines 206 , As indicated schematically in the figure, the first and second traces are on two different surfaces of the flexible carrier 202 arranged. Although not shown in the figures, only a first and a second conductor would also be used 204 . 206 are sufficient to form a coil assembly according to the present invention.

Mittels Durchkontaktierungen 208 sind die ersten Leiterbahnen 204 und die zweiten Leiterbahnen 206 so miteinander verbunden, dass sie einen durchgehenden Strompfad ausbilden. Insbesondere durchläuft der Stromfluss immer abwechselnd eine erste Leiterbahn 204 in eine Richtung entlang der Längsachse des flexiblen Trägers 202 und eine zweite Leiterbahn 206 in die andere Richtung. Der elektrische Strom wechselt jeweils an den Durchkontaktierungen 208 zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche des flexiblen Trägers 202. Through vias 208 are the first tracks 204 and the second tracks 206 connected so that they form a continuous current path. In particular, the current flow always alternately passes through a first conductor track 204 in a direction along the longitudinal axis of the flexible support 202 and a second trace 206 in the other direction. The electrical current changes at the vias 208 between the first and second surfaces of the flexible support 202 ,

Erfindungsgemäß sind in dem flexiblen Träger 202 durchgehende Öffnungen 210 vorgesehen, durch welche ein magnetisches Kernelement 212 geführt ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die durchgehenden Öffnungen 210 durch Schlitze in den flexiblen Träger 202 gebildet. Das Kernelement 212 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls durch ein flexibles Material gebildet. Beispielsweise kann dies eine Metallfolie aus einer weichmagnetischen amorphen Legierung oder einer nanokristallinen Legierung der Übergangsmetalle Eisen, Kobalt und/oder Nickel mit einem Metalloid wie Bor, Kohlenstoff und/oder Silizium sein. According to the invention are in the flexible carrier 202 through openings 210 provided by which a magnetic core element 212 is guided. In the embodiment shown, the through holes are 210 through slots in the flexible carrier 202 educated. The core element 212 is also formed in this embodiment by a flexible material. For example, this may be a metal foil of a soft magnetic amorphous alloy or a nanocrystalline alloy of the transition metals iron, cobalt and / or nickel with a metalloid such as boron, carbon and / or silicon.

Das Kernelement 212 ist so durch die Schlitze 210 geführt, dass es abwechselnd mit der in der Figur oberen und der unteren Oberfläche des flexiblen Trägers 302 in Anlage ist. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Vielzahl von äquidistanten Schlitzen 210 vorgesehen, durch welche das Kernelement 212 nach dem Prinzip eines Flechtwerks hindurch gewoben ist. The core element 212 is so through the slots 210 led that it alternates with the upper and the lower surface of the flexible support in the figure 302 in attachment. In the embodiment shown, a plurality of equidistant slots 210 provided by which the core element 212 woven according to the principle of a wickerwork.

In der gezeigten Ausführungsform verlaufen die ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 mäanderförmig zwischen einem ersten Randbereich 214 und einem zweiten Randbereich 216 des flexiblen Trägers 202, so dass sie jeweils abwechselnd oberhalb und unterhalb des Kernelements 212 verlaufen. Damit kann bei Stromfluss zwischen einem ersten Anschluss 220 und einem zweiten Anschluss 222 ein magnetisches Feld ähnlich wie bei einer gewickelten Spule erzeugt werden. In the embodiment shown, the first and second conductor tracks run 204 . 206 meandering between a first edge area 214 and a second border area 216 of the flexible carrier 202 , so they alternately above and below the core element 212 run. This allows for current flow between a first connection 220 and a second port 222 a magnetic field similar to a wound coil can be generated.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, ist im Gegensatz zu dem flexiblen Kernelement 212, das in 1 gezeigt ist, ein starres Kernelement 218 vorgesehen. Der Vorteil einer derartigen starren Anordnung ist in der leichteren Montierbarkeit des Kernelements 218 an dem flexiblen Träger 202 zu sehen. Allerdings bietet die Ausführungsform der 1 den entscheidenden Vorteil, dass die gesamte Anordnung biegsam ist, so dass sie auch in unregelmäßig geformten Bauräumen leicht untergebracht werden kann. Obwohl in 2 ein gerades starres Kernelement 218 gezeigt ist, kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass das starre Kernelement 218 gebogen, gekrümmt oder anderweitig nicht-linear geformt ist. Der Querschnitt des starren Kernelements 218 kann selbstverständlich jede beliebige geeignete Form haben, beispielsweise auch flacher sein als in der Figur dargestellt. According to an alternative embodiment, in 2 is shown is in contrast to the flexible core element 212 , this in 1 is shown, a rigid core element 218 intended. The advantage of such a rigid arrangement is the easier mounting of the core element 218 on the flexible support 202 to see. However, the embodiment of the 1 the decisive advantage that the entire arrangement is flexible, so that it can be easily accommodated even in irregularly shaped spaces. Although in 2 a straight rigid core element 218 can of course also be provided that the rigid core element 218 curved, curved or otherwise non-linearly shaped. The cross section of the rigid core element 218 may of course have any suitable shape, for example, be shallower than shown in the figure.

3 zeigt ein Layoutbeispiel für den flexiblen Träger 202. In der hier gezeigten Ausführungsform sind jeweils drei erste und zweite Leiterbahnen 204, 206 auf der Oberseite bzw. der Unterseite eines flexiblen Trägers 202 angeordnet. 3 shows a layout example of the flexible carrier 202 , In the embodiment shown here, in each case three first and second conductor tracks 204 . 206 on the top or bottom of a flexible support 202 arranged.

Über Durchkontaktierungen 208 sind die beiden Leiterbahnebenen jeweils miteinander verbunden. In dem Trägermaterial 202 sind durchgehende Öffnungen 210 vorgesehen, die gemäß der gezeigten Ausführungsform als rechteckförmige Schlitze geformt sind. Jede der Leiterbahnen 204, 206 verläuft mäanderförmig zwischen den Schlitzen 210 hindurch. Dabei verläuft jeweils eine der ersten Leiterbahnen 204 gegengleich zu einer der zweiten Leiterbahnen 206. Für die Stromeinspeisung sind ein erster und ein zweiter Anschluss 220, 222 vorgesehen. About vias 208 the two interconnect levels are interconnected. In the carrier material 202 are continuous openings 210 provided, which are formed according to the embodiment shown as rectangular slots. Each of the tracks 204 . 206 runs meandering between the slots 210 therethrough. In each case one of the first tracks runs 204 opposite to one of the second tracks 206 , For the power supply there are a first and a second connection 220 . 222 intended.

Die Länge des flexiblen Trägers 202 und die Anzahl der gewünschten Mäanderschleifen und Schlitze 210 kann durch entsprechend häufige Wiederholung des Bereichs 224 eingestellt werden. Weiterhin können selbstverständlich auch mehr als drei Leiterbahnen 204, 206 vorgesehen sein. The length of the flexible carrier 202 and the number of desired meander loops and slots 210 can be done by correspondingly frequent repetition of the area 224 be set. Furthermore, of course, more than three tracks 204 . 206 be provided.

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Spulenanordnung 200 aus 1. Dabei ist hervorzuheben, dass die Darstellung keineswegs maßstabsgetreu ist, sondern insbesondere die Dicke der Schichten übertrieben dargestellt ist. Wie aus dieser Darstellung erkennbar, sind die Leiterbahnen 204, 206 jeweils auf der Ober- und Unterseite eines flexiblen Trägers 202 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem flexiblen Träger 202 um eine flexible gedruckte Schaltung (Flexible printed circuit, FPC) und die Leiterbahnschichten sind gegenüber Feuchtigkeit und anderen äußeren Einflüssen durch Deckschichten 226, 228 geschützt. Diese Deckschichten sind entweder vorgefertigt und dann aufgeklebt oder auflaminiert, oder sie werden in Form einer flüssigen Vorstufe aufgebracht und dann ausgehärtet. 4 shows a schematic sectional view of the coil assembly 200 out 1 , It should be emphasized that the representation is by no means to scale, but in particular the thickness of the layers is exaggerated. As can be seen from this illustration, the tracks are 204 . 206 each on the top and bottom of a flexible support 202 arranged. For example, it is the flexible carrier 202 A flexible printed circuit (FPC) and the wiring layers are resistant to moisture and other external influences by cover layers 226 . 228 protected. These cover layers are either prefabricated and then glued or laminated, or they are applied in the form of a liquid precursor and then cured.

Das Kernelement 212 ist jeweils durch Öffnungen 210 so hindurchgeführt, dass es sich abwechselnd entlang einer ersten Oberfläche 230 und entlang einer zweiten Oberfläche 232 des flexiblen Trägers 202 erstreckt. Auf diese Weise sind die ersten und die zweiten Leiterbahnen 204, 206 gemeinsam jeweils abschnittsweise auf einer auf einer ersten bzw. einer zweiten Seite des Kernelements 212 angeordnet, um somit gleichsam ein Umwickeln des Kernelements 212 mit Spulenwindungen nachzubilden. The core element 212 is each through openings 210 passed so that it alternately along a first surface 230 and along a second surface 232 of the flexible carrier 202 extends. In this way, the first and the second tracks are 204 . 206 in each case in sections on one on a first or a second side of the core element 212 arranged so as to wrap around the core element as it were 212 to reproduce with coil turns.

Insbesondere, wenn das Kernelement 212 ebenfalls biegsam ist (in 4 nicht erkennbar), kann die Spulenanordnung 200 an eine Vielzahl von Konturen angepasst werden. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Spulenanordnung für einen PLCD Sensor eingesetzt werden, der eine Bewegung auf einer Kreisbahn vermisst (rotativer PLCD Sensor). In particular, if the core element 212 is also flexible (in 4 not visible), the coil assembly 200 adapted to a variety of contours. For example, the coil arrangement according to the invention can be used for a PLCD sensor which measures a movement on a circular path (rotative PLCD sensor).

In 4 ist jeweils nur eine Verdrahtungsebene für die ersten bzw. zweiten Leiterbahnen 104, 106 gezeigt. Selbstverständlich können aber auch eine Vielzahl von Lagen auf einer oder beiden Seiten des flexiblen Trägers 202 vorgesehen sein. Dadurch wird zwar der flexible Träger 202 dicker und damit weniger biegsam, es können aber wesentlich mehr Spulenwindungen an dem Kernelement 212 angeordnet werden, die in einem Arbeitsschritt durch Einführen des Kernelements 212 in die schlitzförmigen Öffnungen 210 montiert werden können. In 4 is in each case only one wiring level for the first and second conductor tracks 104 . 106 shown. Of course, but also a plurality of layers on one or both sides of the flexible support 202 be provided. This will indeed be the flexible carrier 202 thicker and thus less flexible, but it can significantly more coil turns on the core element 212 be arranged in one step by inserting the core element 212 in the slot-shaped openings 210 can be mounted.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenanordnung 200, bei der die Leiterbahnen 204, 206 nicht geätzt sind, sondern durch entsprechend verlegte isolierte Kupferdrähte gebildet sind. Gemäß dieser Ausführungsform sind auf jeder Seite des flexiblen Trägers 202 acht mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen 104, 106 vorgesehen. Acht schlitzförmige, durchgehende Öffnungen 210 sind im Wesentlichen äquidistant zueinander jeweils im Zentrum der Mäanderschleifen angeordnet. 5 shows a further embodiment of the coil arrangement according to the invention 200 in which the conductor tracks 204 . 206 are not etched, but are formed by correspondingly laid insulated copper wires. According to this embodiment are on each side of the flexible support 202 eight meandering conductor tracks 104 . 106 intended. Eight slit-shaped, continuous openings 210 are arranged substantially equidistant to each other in the center of the meander loops.

Ein flexibler ferromagnetischer Kern 212 ist durch die Öffnungen 210 hindurch geflochten. Eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 208 verbinden die ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 an den beiden Schmalseiten des flexiblen Trägers 202 miteinander. Erste und zweite Anschlüsse 220, 222 erlauben die elektrische Kontaktierung der durch die ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 gebildeten Spulenwicklung. A flexible ferromagnetic core 212 is through the openings 210 braided through. A variety of vias 208 connect the first and second tracks 204 . 206 on the two narrow sides of the flexible support 202 together. First and second connections 220 . 222 allow the electrical contacting of the through the first and second conductor tracks 204 . 206 formed coil winding.

In vorteilhafter Weise ist die Spulenanordnung 200, wie sie in 5 dargestellt ist, insgesamt biegsam und besitzt eine äußerst geringe Bauhöhe. Weiterhin ist sie einfach und kostengünstig herstellbar. Eine solche Spulenanordnung kann somit überall dort eingesetzt werden, wo ein geringer Platzbedarf, geringe Herstellungskosten und gleichzeitig hohe Zuverlässigkeit gefordert sind. Advantageously, the coil arrangement 200 as they are in 5 is shown, overall flexible and has an extremely low height. Furthermore, it is easy and inexpensive to produce. Such a coil arrangement can thus be used wherever a small footprint, low production costs and high reliability are required.

Beispielsweise lässt sich diese Spulenanordnung mit zwei kürzeren separaten Wicklungen, die von demselben Kernelement 212 wie die primärseitige Wicklung durchdrungen sind, zu einer Spulenanordnung für einen PLCD Sensor nach dem in 12 dargestellten Prinzip zusammenfügen. Eine solche flache und biegsame Spulenanordnung für einen PLCD-Sensor ist in 6 dargestellt. For example, this coil arrangement can be designed with two shorter, separate windings that are from the same core element 212 how the primary-side winding is penetrated to a coil assembly for a PLCD sensor after in 12 put the principle together. Such a flat and flexible coil arrangement for a PLCD sensor is in 6 shown.

Dabei wird eine Spulenanordnung entsprechend der Anordnung aus 5 als die primärseitige Wicklung 108 gemäß 12 verwendet. Zwei kürzere Spulenanordnungen (entsprechend dem Layout der 3) dienen als sekundärseitige Wicklungen 110 zum Abgreifen eines Messsignals. In der Figur sind, um die Übersicht zu wahren, nur jeweils drei parallele Leiterbahnstränge gezeigt. Selbstverständlich können aber auch mehr oder weniger als drei Stränge vorgesehen sein. Ein in dieser Figur nicht dargestellter Permanentmagnet bewirkt im Betrieb die Verschiebung der Sättigungszone wie oben mit Bezug auf 12 erläutert. In this case, a coil arrangement according to the arrangement 5 as the primary-side winding 108 according to 12 used. Two shorter coil arrangements (corresponding to the layout of the 3 ) serve as secondary windings 110 for picking up a measuring signal. In the figure, to maintain the overview, only three parallel conductor strands are shown. Of course, however, more or fewer than three strands may be provided. A permanent magnet, not shown in this figure, operates to shift the saturation zone as above with reference to FIG 12 explained.

In vorteilhafter Weise ist die gesamte Spulenanordnung flexibel und äußerst flach. Die einzelnen Leiterbahnen 204, 206 sind in Planartechnik hergestellt und müssen nicht um den Kern gewickelt werden. Darüber hinaus sind die Leiterbahnen 204, 206 unter jeweils einer Deckschicht geschützt und fluiddicht versiegelt. Weiterhin kann ein (in der 6 nicht dargestelltes) flexibles Kernelement 212 vorgesehen sein, das alternierend durch die Schlitze 210 hindurchgeführt ist. Alternativ kann das Kernelement aber auch biegesteif sein. Advantageously, the entire coil assembly is flexible and extremely flat. The individual tracks 204 . 206 are made in planar technology and do not need to be wrapped around the core. In addition, the tracks are 204 . 206 each protected by a cover layer and sealed fluid-tight. Furthermore, a (in the 6 not shown) flexible core element 212 be provided, the alternating through the slots 210 passed through. Alternatively, the core element can also be rigid.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, die in 7 gezeigt ist, kann eine Sensoranordnung 300 eine Spulenanordnung mit einem zusätzlichen Substratbereich 302 besitzen, auf dem eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen 304 montiert sind. Insbesondere kann die gesamte Steuerung und Signalverarbeitung zum Einspeisen von Wechselspannung in die primärseitige Spulenanordnung und zum Auslesen des Messsignals aus der sekundärseitigen Spulenanordnung in Form einer integrierten Schaltung auf dem Substratbereich 302 realisiert sein. Das Kernelement 212 ist in der Anordnung in 7 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Es ist wie mit Bezug auf die vorangehende Zeichnung erläutert durch die Schlitze 210 hindurchgeführt. According to an advantageous embodiment of the present invention, in 7 a sensor arrangement can be shown 300 a coil arrangement with an additional substrate area 302 own on which a variety of electronic components 304 are mounted. In particular, the entire control and signal processing for feeding AC voltage into the primary-side coil arrangement and for reading the measurement signal from the secondary-side coil arrangement in the form of an integrated circuit on the substrate region 302 be realized. The core element 212 is in the arrangement in 7 not shown for simplicity of illustration. It is as explained with reference to the preceding drawing through the slots 210 passed.

In vorteilhafter Weise ist der Träger 202 der Spulenanordnung flexibel, während der Substratbereich 302, der die elektronischen Komponenten 304 trägt, biegesteif ist. Eine solche Anordnung kann, wie dies bekannt ist, durch eine sogenannte starrflexible Leiterplatte (englisch: rigid-flex circuit board), die flexible und biegesteife Bereiche in einer Leiterplatte verbindet, realisiert werden. Wie in 7 erkennbar, kann der flexible Bereich 202 beispielsweise um eine Achse gerollt werden, die quer zu seiner Längsrichtung verläuft. In der gezeigten Ausführungsform ist der Substratbereich 302 entlang der gemeinsamen Längsachse 306 angeordnet. Advantageously, the carrier 202 the coil assembly flexible while the substrate area 302 that the electronic components 304 carries, is rigid. Such an arrangement can, as is known, be realized by a so-called rigid-flex circuit board, which connects flexible and flexurally rigid areas in a printed circuit board. As in 7 Recognizable, the flexible area 202 For example, be rolled about an axis that is transverse to its longitudinal direction. In the embodiment shown, the substrate area is 302 along the common longitudinal axis 306 arranged.

Alternativ kann der Substratbereich 302 aber auch selbst flexibel sein. Alternatively, the substrate area 302 but also be flexible yourself.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sensoranordnung 300, bei welcher der Substratbereich 302 seitlich an dem flexiblen Träger 202 angeformt ist. Wiederum kann der Substratbereich 302 je nach den gewünschten Anforderungen entweder biegesteif sein oder aus demselben flexiblen Material wie der flexible Träger 202 bestehen. In 8 ist außerdem dargestellt, dass der flexible Träger 202 erfindungsgemäß auch um seine Längsachse 306 herum gebogen werden kann, um ihn einer entsprechenden Geometrie eines bewegten Teils anzupassen. 8th shows a further embodiment of a sensor arrangement 300 in which the substrate area 302 laterally on the flexible support 202 is formed. Again, the substrate area 302 Depending on the desired requirements either be rigid or made of the same flexible material as the flexible support 202 consist. In 8th is also shown that the flexible carrier 202 according to the invention also about its longitudinal axis 306 can be bent around to adapt it to a corresponding geometry of a moving part.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 bis 5 die Vorgehensweise bei der Herstellung einer Spulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Hereinafter, referring to the 1 to 5 the procedure in the manufacture of a coil assembly according to the present invention described in detail.

In einem ersten Verfahrensschritt werden auf einem flexiblen Trägermaterial 202 mindestens eine erste Leiterbahn 204 und eine zweite Leiterbahn 206 aufgebracht. Dabei befindet sich die mindestens eine erste Leiterbahn 204 auf einer Oberfläche des flexiblen Trägers 202, während die mindestens eine zweite Leiterbahn 206 auf der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des flexiblen Trägers 202 angeordnet ist. Um ein ausreichend homogenes Magnetfeld im Betrieb zu erzeugen, wird vorzugsweise eine Vielzahl von ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 auf dem flexiblen Träger angeordnet. Die Leiterbahnen 204, 206 können dabei sowohl als einzelne Drähte wie auch vorzugsweise als gedruckte oder durch Ätzen strukturierte Leiterbahnen hergestellt werden. In a first process step are on a flexible substrate 202 at least one first conductor track 204 and a second trace 206 applied. In this case, there is the at least one first conductor track 204 on a surface of the flexible support 202 while the at least one second trace 206 on the opposite second surface of the flexible support 202 is arranged. In order to produce a sufficiently homogeneous magnetic field during operation, preferably a multiplicity of first and second conductor tracks is produced 204 . 206 arranged on the flexible support. The tracks 204 . 206 can be produced both as individual wires as well as preferably as printed or etched through conductor tracks.

Die Leiterbahnen 204, 206 sind gemäß der vorliegenden Erfindung mäanderförmig strukturiert, wobei die zweite Leiterbahnschicht zu der ersten Leiterbahnschicht gegengleich verläuft. The tracks 204 . 206 According to the present invention, they are meander-shaped, with the second conductor track layer running counter to the first conductor track layer.

In einem nächsten Schritt werden die Leiterbahnen durch eine elektrisch isolierende Deckschicht 226, 228 geschützt. Dies kann entweder eine geklebte oder auflaminierte Schicht oder eine in Form einer flüssigen Vorstufe aufgebrachte und anschließend ausgehärtete Schicht sein. In a next step, the conductor tracks are replaced by an electrically insulating cover layer 226 . 228 protected. This can be either a glued or laminated layer or a layer applied in the form of a liquid precursor and then cured.

Das Aufbringen der Leiterbahnen und anschließende Abdecken mithilfe einer isolierenden Schicht kann mehrfach wiederholt werden, um einen Mehrschichtaufbau mit entsprechend höherer Anzahl von Spulenwindungen zu erzeugen. The application of the conductor tracks and subsequent covering by means of an insulating layer can be repeated several times in order to produce a multi-layer structure with a correspondingly higher number of coil turns.

Mithilfe von Durchkontaktierungen, sogenannten Vias, werden die ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 jeweils miteinander verbunden, so dass ein durchgängiger Strompfad ausgebildet wird, der abwechselnd durch erste und zweite Leiterbahnen 204, 206 geführt wird. Erste und zweite Anschlüsse sind vorgesehen, um die Spulenanordnung 200 mit einer externen Stromversorgung verbinden zu können. Bei einem Mehrschichtaufbau müssen entsprechend auch zwischen den weiteren Ebenen Vias vorgesehen sein. Through vias, so-called vias, become the first and second traces 204 . 206 each connected to each other, so that a continuous current path is formed, which alternately by first and second conductor tracks 204 . 206 to be led. First and second terminals are provided to the coil assembly 200 to connect to an external power supply. In a multi-layer structure vias must be provided accordingly between the other levels.

Im nächsten Schritt werden durchgehende Öffnungen 210 angebracht. Dies kann beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden erfolgen. Selbstverständlich können die Öffnungen aber auch bereits vor dem Strukturieren der Leiterbahnen in dem flexiblen Träger 202 vorgesehen sein. The next step will be through openings 210 appropriate. This can be done for example by punching or cutting. Of course, however, the openings may also be prior to structuring of the conductor tracks in the flexible carrier 202 be provided.

Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von äquidistanten schlitzförmigen Öffnungen 210 so angeordnet, dass sie jeweils in der Mitte einer Mäanderschleife der ersten und zweiten Leiterbahnen 204, 206 positioniert sind. According to the invention, a plurality of equidistant slot-shaped openings 210 arranged so that they respectively in the middle of a meander loop of the first and second conductor tracks 204 . 206 are positioned.

Durch die durchgehenden Öffnungen 210 wird anschließend ein Kernelement 212, 218 eingeführt. Das Kernelement 212, 218 wird so durch die durchgehenden Öffnungen 210 geschoben, dass der flexible Träger 202 immer abwechselnd auf einer ersten Seite des Kernelements und einer zweiten Seite des Kernelements anliegt. Das Kernelement kann dabei entweder ebenfalls ein flexibles Kernelement 212, oder aber ein starres Kernelement 218 sein. Through the through openings 210 then becomes a core element 212 . 218 introduced. The core element 212 . 218 so gets through the through holes 210 pushed that flexible carrier 202 always alternately rests on a first side of the core element and a second side of the core element. The core element can either also be a flexible core element 212 , or else a rigid core element 218 be.

Sofern die Spulenanordnung integriert zusammen mit einem Substratbereich hergestellt ist, wird außerdem noch ein Bestückungsschritt mit einer elektronischen Komponente, beispielsweise einer integrierten Schaltungsanordnung, durchgeführt. Darüber hinaus werden die entsprechenden Anschlüsse der Leiterbahnen und der Schaltungsanordnung elektrisch miteinander verbunden. If the coil arrangement is produced integrally together with a substrate region, an assembly step with an electronic component, for example an integrated circuit arrangement, is also carried out. In addition, the corresponding terminals of the tracks and the circuit arrangement are electrically connected together.

Mit Bezug auf die 9 bis 11 wird nachfolgend eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. With reference to the 9 to 11 In the following, a further advantageous embodiment of the present invention is explained.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zeigt 9 eine Spulenanordnung 400, die zwei sekundärseitige Primärwicklungen 110 und eine primärseitige Wicklung 108 aufweist. Ebenso wie bei den bisher gezeigten Ausführungsformen sind eine erste Leiterbahn 404 und eine zweite Leiterbahn 406 auf der Oberseite beziehungsweise der Unterseite eines flexiblen Trägers 402 angeordnet. Anders als bei den Anordnungen der 1 bis 6 sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Leiterbahn 404 und die zweite Leiterbahn 406 so ausgebildet, dass sie spiralförmige Bereiche 418 aufweisen. Jeder der spiralförmigen Bereiche 418 der ersten Leiterbahn 404 ist mittels einer Durchkontaktierung 408 mit dem jeweils auf der gegenüberliegenden Oberfläche des flexiblen Trägers 402 befindlichen spiralförmigen Bereich der zweiten Leiterbahn 406 elektrisch verbunden. Auf diese Weise wird jeweils eine Wicklung 108, 110 ausgebildet, durch welche das Kernelement (in den 9 bis 11 nicht dargestellt) wie bereits mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben hindurch geschoben werden kann. According to an advantageous embodiment of the present invention shows 9 a coil arrangement 400 , the two secondary-side primary windings 110 and a primary-side winding 108 having. As in the embodiments shown so far, a first conductor track 404 and a second trace 406 on the top or bottom of a flexible support 402 arranged. Unlike the arrangements of 1 to 6 are according to the present embodiment, the first conductor track 404 and the second trace 406 designed so that they have spiral-shaped areas 418 exhibit. Each of the spiral areas 418 the first trace 404 is by means of a via 408 with each on the opposite surface of the flexible support 402 located spiral portion of the second conductor 406 electrically connected. In this way, each one winding 108 . 110 formed by which the core element (in the 9 to 11 not shown) as already with reference to the 1 to 6 described can be pushed through.

Wie aus 9 hervorgeht, können zum Ausbilden einer primärseitigen Wicklung 108 eine Vielzahl von spiralförmigen Bereichen 418 so miteinander verbunden werden, dass sie in Serie geschaltet sind. Wie aus dieser Figur ebenfalls erkennbar, kann auch nur ein einziger spiralförmiger Bereich 418 auf jeder der beiden Oberflächen des flexiblen Trägers 402, beispielsweise zum Ausbilden einer sekundärseitigen Wicklung 110, ausreichen. How out 9 can be found to form a primary-side winding 108 a variety of spiral-shaped areas 418 be connected together so that they are connected in series. As can also be seen from this figure, only a single spiral-shaped area can be used 418 on each of the two surfaces of the flexible support 402 For example, to form a secondary-side winding 110 , suffice.

Die spiralförmigen Bereiche 418 sind jeweils so angeordnet, dass sie um jeden zweiten der Schlitze 410, welche die durchgehenden Öffnungen für das Kernelement 212 bilden, herum gewunden verlaufen. Abgesehen von dem unterschiedlichen Layout der ersten und zweiten Leiterbahnen 404, 406 entspricht der Schichtaufbau der Spulenanordnung 400 dem Aufbau, der in 4 gezeigt ist. Selbstverständlich können auch die Prinzipien der 7 und 8 mit den Anordnungen aus den 9 bis 11 kombiniert werden. The spiral-shaped areas 418 are each arranged so that they are around every other of the slots 410 , which the through openings for the core element 212 form, wound around. Apart from the different layout of the first and second tracks 404 . 406 corresponds to the layer structure of the coil arrangement 400 the construction, the in 4 is shown. Of course, the principles of 7 and 8th with the arrangements from the 9 to 11 be combined.

10 zeigt in einer nicht maßstäblich vergrößerten perspektivischen Darstellung ein Detail der Leiterbahnen aus 9, um den Verlauf des Stromflusses durch die ersten und zweiten Leiterbahnen 404, 406 zu verdeutlichen. 10 shows in a not to scale enlarged perspective view of a detail of the conductor tracks 9 to the course of the current flow through the first and second conductor tracks 404 . 406 to clarify.

Insbesondere ist beispielsweise zum Ausbilden der sekundärseitigen Wicklung 110 eine erste Leiterbahn 404 mit einem ersten Anschluss 420 auf einer ersten Oberfläche des hier nicht dargestellten flexiblen Trägers angeordnet. Die erste Leiterbahn 404 ist als Spirale ausgebildet, die um die durchgehende Öffnung 410 (nicht sichtbar in dieser Figur) herum angeordnet ist. Das zweite Ende dieses spiralförmigen Bereiches 418 ist mit einer Durchkontaktierung 408 verbunden. In particular, for example, for forming the secondary-side winding 110 a first trace 404 with a first connection 420 arranged on a first surface of the flexible support, not shown here. The first trace 404 is designed as a spiral that surrounds the opening 410 (not visible in this figure) is arranged around. The second end of this spiral-shaped area 418 is with a via 408 connected.

Diese Durchkontaktierung 408 (auch als Via bezeichnet) stellt den elektrischen Kontakt zur gegenüberliegenden zweiten Leiterbahn 406 her. Die zweite Leiterbahn 406 ist ebenfalls spiralförmig um denselben Schlitz 410 herum angeordnet. Der Windungssinn dieser Spirale verläuft gleichsinnig zu dem Windungssinn der Spirale der ersten Leiterbahn 404. Ein zweiter Anschluss 422 ermöglicht die Kontaktierung der so ausgebildeten Spule durch externe elektronische Komponenten. This via 408 (also referred to as via) provides the electrical contact to the opposite second trace 406 ago. The second track 406 is also spiral around the same slot 410 arranged around. The winding sense of this spiral runs in the same direction to the winding sense the spiral of the first trace 404 , A second connection 422 allows the contacting of the thus formed coil by external electronic components.

Auf analoge Weise kann die primärseitige Wicklung 108 durch Hintereinanderschalten einer Vielzahl solcher geschichteten spiralförmigen Bereiche 418 erzeugt werden. Dabei sind die spiralförmigen Bereiche 418 alternierend um jeden zweiten der Schlitze 410 herum angeordnet. In an analogous way, the primary-side winding 108 by connecting a plurality of such layered spiral-shaped regions in series 418 be generated. Here are the spiral areas 418 alternately around every second of the slots 410 arranged around.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist hierzu jeweils abwechselnd in der Ebene der ersten Leiterbahn 404 und der Ebene der zweiten Leiterbahn 406 ein Verbindungsbereich 424, der zwei gleichsinnig gewundene Spiralbereiche 418 in derselben Ebene miteinander verbindet, vorgesehen. Zwei gegenüberliegende spiralförmige Bereiche 418 werden jeweils mittels einer Durchkontaktierung 408 elektrisch miteinander verbunden. Ebenso wie die sekundärseitige Wicklung 110 besitzt auch die primärseitige Wicklung 108 einen ersten Anschluss 426 und einen zweiten Anschluss 428 (siehe auch 9). According to the present embodiment, this is in each case alternately in the plane of the first conductor track 404 and the level of the second trace 406 a connection area 424 , the two coiled spiral areas 418 provided in the same plane. Two opposite spiral-shaped areas 418 are each by means of a via 408 electrically connected to each other. As well as the secondary-side winding 110 also has the primary-side winding 108 a first connection 426 and a second connection 428 (see also 9 ).

Die Leiterbahnführung gemäß 9 und 10 ermöglicht es, Spulenanordnungen 400 gleichsam „endlos“ zu fertigen. Hierzu müssen lediglich die Verbindungsbereiche 424 so ausgestaltet werden, dass sie dort, wo sie nicht benötigt werden, beispielsweise durch ein Stanzwerkzeug durchtrennt werden. The conductor track according to 9 and 10 allows coil arrangements 400 as it were to produce "endless". For this purpose, only the connection areas 424 be designed so that they where they are not needed, for example, be cut through a punching tool.

11 zeigt beispielhaft ein derartiges Layout. Die Verbindungsbereiche 424 sind dabei in vorteilhafter Weise alle auf der ersten Oberfläche 430 des flexiblen Trägers 402 angeordnet. Um als Verbindungsbereich für die Ebene der zweiten Leiterbahn 406 fungieren zu können, sind zweite Verbindungsbereiche 425 vorgesehen, die mittels Durchkontaktierungen 408 mit den Enden der spiralförmigen Bereiche 418 auf der zweiten Oberfläche 432 des flexiblen Trägers 402 verbunden sind. 11 shows an example of such a layout. The connection areas 424 are all advantageously on the first surface 430 of the flexible carrier 402 arranged. To use as a connection area for the level of the second trace 406 to be able to act are second connection areas 425 provided by means of vias 408 with the ends of the spiral-shaped areas 418 on the second surface 432 of the flexible carrier 402 are connected.

Weiterhin sind Kontaktflecken 429 vorgesehen, die mit externen Leitungen 434 verbunden werden können. Furthermore, there are contact spots 429 provided with external lines 434 can be connected.

Erfindungsgemäß kann je nach benötigter Länge der Spulenanordnung entlang geeignet gewählter Trennlinien 436 ein Teil des flexiblen Trägers 402 mit der benötigten Anzahl von spiralförmigen Bereichen 418 abgetrennt werden. Durch Durchtrennen der Verbindungsbereiche 424, 425 in definierten Trennbereichen 436 kann die gewünschte Wicklungskonfiguration realisiert werden. Das Auftrennen der Leiterbahnen in den Verbindungsbereichen 424, 425 kann beispielsweise durch ein Stanzwerkzeug erfolgen. According to the invention, depending on the required length of the coil assembly along appropriately selected parting lines 436 a part of the flexible carrier 402 with the required number of spiral areas 418 be separated. By cutting through the connection areas 424 . 425 in defined separation areas 436 the desired winding configuration can be realized. The separation of the conductor tracks in the connection areas 424 . 425 can be done for example by a punching tool.

Ein Vorteil des in 11 gezeigten Designs besteht darin, dass die Spulenanordnung als Endlosband von einer Rolle hergestellt werden kann. Dies reduziert die Kosten und vereinfacht den Herstellungsprozess. Darüber hinaus ermöglicht dieses Design auf einfache Weise die flexible Anpassung an verschiedene Geometrien, die von einem PLCD Sensor abgedeckt werden sollen. An advantage of in 11 shown designs is that the coil assembly can be made as a continuous belt of a roll. This reduces costs and simplifies the manufacturing process. In addition, this design makes it easy to flexibly adapt to different geometries to be covered by a PLCD sensor.

Zusammenfassend hat die erfindungsgemäße Spulenanordnung den Vorteil, dass der aufwändige Wickelprozess in der Produktion eingespart werden kann und dadurch die Gesamtkosten des Produkts reduziert werden können. Weiterhin kann auf einen nachfolgenden Vergussprozess verzichtet werden, da die erfindungsgemäße Spulenanordnung durch entsprechende Deckschichten geschützt werden kann. Durch die Verwendung eines flexiblen Spulenkerns oder aber eines gekrümmten festen Spulenkerns kann die Spule auch auf gebogene Flächen aufgebracht werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Spulendesign Spulenanordnungen bei PLCD-Sensoren ergänzen oder vollständig ersetzen und dadurch die Produktionskosten reduzieren. Durch die flexible Bauweise können auch neue Anwendungsgebiete von PLCD-Sensoren erschlossen werden, bei denen ein Sensor auf eine gekrümmte Fläche aufgebracht werden muss. Bezugszeichenliste: Bezugsziffer Beschreibung 100 Messtransformator 102 Elektronikmodul 104 Ansteuermagnet 106 Messkern 108 Erste (primärseitige) Wicklung 110 Zweite (sekundärseitige) Wicklung 112 Gesättigter Bereich im Messkern 200 Spulenanordnung 202 Flexibler Träger 204 Erste Leiterbahn 206 Zweite Leiterbahn 208 Durchkontaktierung 210 Durchgehende Öffnung 212 Flexibles Kernelement 214 Erster Randbereich des flexiblen Trägers 216 Zweiter Randbereich des flexiblen Trägers 218 Starres Kernelement 220 Erster Anschluss 222 Zweiter Anschluss 224 Wiederholbarer Bereich des Layouts 226 Erste Deckschicht 228 Zweite Deckschicht 230 Erste Oberfläche des flexiblen Trägers 232 Zweite Oberfläche des flexiblen Trägers 300 Sensoranordnung 302 Substratbereich 304 Elektronische Komponente 306 Längsachse 400 Spulenanordnung 402 Flexibler Träger 404 Erste Leiterbahn 406 Zweite Leiterbahn 408 Durchkontaktierung 410 Durchgehende Öffnung 414 Erster Randbereich des flexiblen Trägers 416 Zweiter Randbereich des flexiblen Trägers 418 Spiralförmiger Bereich 420 Erster Anschluss der sekundärseitigen Wicklung 422 Zweiter Anschluss der sekundärseitigen Wicklung 424 Erster Verbindungsbereich 425 Zweiter Verbindungsbereich 426 Erster Anschluss der primärseitigen Wicklung 428 Zweiter Anschluss der primärseitigen Wicklung 429 Kontaktflecken 430 Erste Oberfläche 432 Zweite Oberfläche 434 Externe Leitungen 436 Trennbereich In summary, the coil arrangement according to the invention has the advantage that the complex winding process can be saved in the production and thereby the total cost of the product can be reduced. Furthermore, it is possible to dispense with a subsequent potting process since the coil arrangement according to the invention can be protected by appropriate cover layers. By using a flexible spool core or a curved fixed spool core, the spool can also be applied to curved surfaces. In particular, the coil design according to the invention can supplement or completely replace coil arrangements in PLCD sensors, thereby reducing production costs. The flexible design also opens up new application areas for PLCD sensors where a sensor has to be mounted on a curved surface. LIST OF REFERENCE NUMBERS numeral description 100 measuring transformer 102 electronic module 104 Ansteuermagnet 106 measuring core 108 First (primary side) winding 110 Second (secondary side) winding 112 Saturated area in the measuring core 200 coil assembly 202 Flexible carrier 204 First track 206 Second trace 208 via 210 Through opening 212 Flexible core element 214 First edge area of the flexible support 216 Second edge area of the flexible support 218 Rigid core element 220 First connection 222 Second connection 224 Repeatable area of the layout 226 First cover layer 228 Second cover layer 230 First surface of the flexible support 232 Second surface of the flexible support 300 sensor arrangement 302 substrate region 304 Electronic component 306 longitudinal axis 400 coil assembly 402 Flexible carrier 404 First track 406 Second trace 408 via 410 Through opening 414 First edge area of the flexible support 416 Second edge area of the flexible support 418 Spiral area 420 First connection of the secondary-side winding 422 Second connection of the secondary-side winding 424 First connection area 425 Second connection area 426 First connection of the primary-side winding 428 Second connection of the primary-side winding 429 pads 430 First surface 432 Second surface 434 External lines 436 separating region

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012005344 B4 [0002, 0008]
DE 4425903 C2 [0003]
GB 2409584 A [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Erb O. et al .: "PLCD, a Novel Magnetic Displacement Sensor", Sensors and Actuators A, 25-27 (1991) pp. 272 to 282 [0003]

Claims

Coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, wherein the coil arrangement ( 200 . 400 ): an electrically insulating, at least partially flexible carrier ( 202 . 402 ) with a first surface ( 230 . 430 ) and a second surface ( 232 . 432 ) and with at least one through opening ( 210 . 410 ), which extends between the first and the second surface, at least one first conductor track ( 204 . 404 ) at the first surface ( 230 . 430 ) is arranged, and at least one second conductor track ( 206 . 406 ) at the second surface ( 232 . 432 ), wherein the first and second conductor track via at least one via ( 108 . 408 ) are electrically connected together to form at least a first coil winding, a magnetic core element ( 212 . 218 ) mechanically connected to the flexible support ( 102 ) and so through the opening ( 210 . 410 ) emerges that at least a first portion of the core element ( 212 . 218 ) with an outer surface of the flexible support adjacent the first surface ( 202 . 402 ) and at least a second portion of the core element ( 212 . 218 ) with one of the second surface adjacent the outer surface of the flexible support ( 202 . 402 ) is in plant.

Coil assembly according to claim 1, wherein the core element ( 212 . 218 ) has a soft magnetic material.

Coil arrangement according to claim 1 or 2, wherein the core element ( 218 ) has the shape of a rigid rod.

Coil arrangement according to claim 1 or 2, wherein the core element ( 212 ) is at least partially formed of a flexible material.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, wherein on the first and second surfaces ( 130 . 232 ) is arranged in each case a plurality of interconnect regions, which via a plurality of vias ( 208 ), and wherein a plurality of openings ( 210 ) in the carrier ( 202 ) are provided, through which the core element ( 212 . 218 ) so as to be adjacent to the first and second surfaces alternately.

A coil assembly according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of conductor track regions are interconnected such that a plurality of coil turns are formed.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, wherein the flexible support ( 102 ) an elongated shape having a first and a second edge region ( 214 . 216 ) and the at least one first interconnect ( 204 ) has a meandering shape, so that in edge sections it alternately in the first and the second edge region ( 214 . 216 ), wherein the edge portions are connected by connecting portions which extend between the first and the second edge region, and wherein the at least one second conductor track ( 206 ) has a meandering structure running counter to the first conductor track.

Coil assembly according to claim 7, wherein along the connecting portions of the conductor tracks each slot-shaped openings ( 210 ) are arranged.

Coil arrangement according to one of claims 1 to 4, wherein the first conductor track ( 404 ) at least one first spiral element ( 418 ) and the second conductor track ( 406 ) at least one second spiral element ( 418 ), wherein the first and the second spiral-shaped element via at least one via ( 408 ) are interconnected.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, further comprising at least one further conductor layer, which is arranged on the first and / or second surface and separated from the underlying first and / or second at least one conductor tracks by an insulating layer.

Coil arrangement according to one of the preceding claims, wherein the flexible support ( 202 ) at least one substrate region ( 302 ), in which electronic circuit elements ( 304 ) are mountable.

Coil assembly according to claim 11, wherein the substrate region ( 302 ) is rigid.

Coil assembly according to one of the preceding claims, further comprising at least one second coil winding, which is magnetically coupled to the first coil winding.

A permanent magnetic linear contactless displacement (PLCD) transducer comprising a coil assembly according to claim 13, further comprising a permanent magnet connectable to an object variable in position with respect to the coil assembly.

A method of producing a coil arrangement for a magnetoelectric displacement sensor, the method comprising the following steps: providing an electrically insulating, at least partially flexible support ( 202 ) with a first surface ( 230 ) and a second surface ( 232 ), Forming at least one first conductor track ( 204 ) on the first surface ( 230 ) is arranged, and at least one second conductor track ( 206 ) on the second surface ( 232 ) is arranged, wherein the first and second conductor track ( 204 . 206 ) via at least one via ( 208 ) are electrically connected together to form at least one first coil winding, providing at least one through opening ( 210 ) extending between the first and second surfaces of the flexible support ( 202 ), insertion of a magnetic core element ( 212 . 218 ) through the at least one opening ( 210 ), so that at least a first portion of the core element ( 212 . 218 ) with an outer surface of the flexible support adjacent the first surface ( 202 ) and at least a second portion of the core element ( 212 . 218 ) with one of the second surface adjacent the outer surface of the flexible support ( 202 ) is in plant.

The method of claim 15, wherein in the flexible support ( 202 ) transverse to a longitudinal axis ( 306 ) of the carrier a plurality of slit-shaped openings ( 210 ) and the core element ( 212 . 218 ) is inserted so that it is alternately adjacent to the first and the second surface.

The method of claim 15 or 16, further comprising the step of severing a separation region ( 436 ) of the first and / or the second conductor track ( 404 . 406 ) for forming separate coil windings.