DE102019200436A1 - Coil arrangement with a plurality of coil pairs arranged thereon in one plane and device with such a coil arrangement - Google Patents

Coil arrangement with a plurality of coil pairs arranged thereon in one plane and device with such a coil arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren (1; 10; 20a, 20b), deren Einzelspulen jeweils derart ausgebildet und miteinander verbunden sind, dass die in ihnen durch ein Magnetfeld induzierten Ströme (3, 4; 12, 13) entgegengesetzt gerichtet und gleich groß sind, wobei die Spulenpaare (1; 10; 20a, 20b) punktsymmetrisch ausgebildet und derart zueinander orientiert angeordnet sind, dass ein magnetisch wirksames Objekt (22), das sich an dem Symmetriepunkt (14) eines Spulenpaares (1; 10; 20a, 20b) befindet, die Gleichheit der Ströme (3, 4; 12, 13) zumindest eines benachbarten Spulenpaares (1; 10; 20a, 20b) aufhebt.The invention relates to a coil arrangement with a plurality of coil pairs (1; 10; 20a, 20b) arranged in one plane, the individual coils of which are each formed and connected to one another in such a way that the currents (3, 4; 12, 13) are oppositely directed and of equal size, the coil pairs (1; 10; 20a, 20b) being point-symmetrical and oriented in relation to one another in such a way that a magnetically active object (22) which is located at the point of symmetry (14) of a coil pair ( 1; 10; 20a, 20b), the equality of the currents (3, 4; 12, 13) at least one adjacent pair of coils (1; 10; 20a, 20b) is canceled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren, deren Einzelspulen jeweils derart ausgebildet und miteinander verbunden sind, dass die in ihnen durch ein Magnetfeld induzierten Ströme entgegengesetzt gerichtet und gleich groß sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie mit einer Primär- und einer Sekundärspule, zwischen denen eine solche Spulenanordnung angeordnet ist.The invention relates to a coil arrangement with a plurality of coil pairs arranged in one plane, the individual coils of which are each formed and connected to one another in such a way that the currents induced therein by a magnetic field are directed in opposite directions and are of equal size. The invention also relates to a device for the inductive transmission of energy with a primary and a secondary coil, between which such a coil arrangement is arranged.

Eine solche Spulenanordnung und eine solche Vorrichtung sind aus der US 2013/0169062 A1 bekannt. Dort werden einerseits ein Spulenpaar aus zwei halbkreisförmigen, aus einem Draht hergestellten Einzelspulen beschrieben, bei dem die Einzelspulen gegeneinander verdreht sind, so dass die durch ein sie durchdringendes Magnetfeld hervorgerufenen Ströme entgegengesetzt und gleich groß sind, sich also gegenseitig aufheben. Damit erzeugt ein homogenes, störungsfreies, durch eine Primärspule einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung erzeugtes Magnetfeld, das die Einzelspulen durchdringt, keine Spannung an deren Drahtenden.Such a coil arrangement and such a device are from the US 2013/0169062 A1 known. There, on the one hand, a pair of coils consisting of two semicircular single coils made of a wire are described, in which the individual coils are rotated relative to one another, so that the currents caused by a magnetic field penetrating them are opposite and of equal magnitude, that is, they cancel each other out. A homogeneous, interference-free magnetic field, which is generated by a primary coil of a device for inductive energy transmission and which penetrates the individual coils, does not generate any voltage at their wire ends.

Die US 2013/0169062 A1 offenbart andererseits eine kreisförmige Spulenanordnung mit Spulenpaaren, die mit aus Kreissegmenten gebildeten Einzelspulen, die ebenfalls mit nur einem Draht hergestellt sind, ausgeführt ist.The US 2013/0169062 A1 on the other hand discloses a circular coil arrangement with pairs of coils, which is designed with individual coils formed from circular segments, which are also produced with only one wire.

Problematisch bei diesen Anordnungen der Spulenpaare ist, dass es Symmetriepunkte und Symmetrielinien gibt, so dass magnetisch wirksame Objekte, die das Magnetfeld stören und prinzipiell durch die Spulenanordnung detektiert werden sollen, nicht erkannt werden, wenn sie auf oder über diesen Symmetriepunkten und Symmetrielinien liegen, da sich die Störung des Magnetfeldes in den Einzelspulen der Spulenpaare ebenfalls symmetrisch auswirkt und zu keiner induzierten Spannung oder keinem dadurch hervorgerufenen Strom führt.The problem with these arrangements of the coil pairs is that there are points of symmetry and lines of symmetry, so that magnetically active objects which interfere with the magnetic field and are in principle to be detected by the coil arrangement are not recognized if they lie on or above these points of symmetry and lines of symmetry, because the disturbance of the magnetic field in the individual coils of the coil pairs also has a symmetrical effect and does not lead to any induced voltage or to any current caused thereby.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Spulenanordnung und eine Vorrichtung mit einer solchen Spulenanordnung anzugeben, bei denen es möglich ist, trotz partieller Symmetrien alle magnetisch wirksamen Objekte zu erkennen.It is therefore the object of the invention to provide a coil arrangement and a device with such a coil arrangement, in which it is possible to recognize all magnetically active objects despite partial symmetries.

Die Aufgabe wird durch eine Spulenanordnung nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit einer solchen Spulenanordnung nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a coil arrangement according to claim 1 and a device with such a coil arrangement according to claim 7. Advantageous further developments are specified in the subclaims.

Demnach sind bei einer Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren, deren Einzelspulen jeweils derart ausgebildet und miteinander verbunden sind, dass die in ihnen durch ein Magnetfeld induzierten Ströme entgegengesetzt gerichtet und gleich groß sind, die Spulenpaare punktsymmetrisch ausgebildet und derart zueinander orientiert angeordnet sind, dass ein magnetisch wirksames Objekt, das sich an dem Symmetriepunkt eines Spulenpaares befindet, die Gleichheit der Ströme zumindest eines benachbarten Spulenpaares aufhebt.Accordingly, in a coil arrangement with a plurality of coil pairs arranged in one plane, the individual coils of which are each formed and connected to one another in such a way that the currents induced therein by a magnetic field are oppositely directed and of the same size, the coil pairs are formed point-symmetrically and are arranged in such a way that they are oriented to one another are that a magnetically active object, which is located at the point of symmetry of a pair of coils, cancels the equality of the currents of at least one adjacent pair of coils.

Selbst wenn also ein Spulenpaar keine Veränderung des durch seinen Leiter fließenden Stromes erfährt, da die Veränderung des Magnetfeldes durch das magnetisch wirksame Objekt sich in beiden Einzelspulen des Spulenpaares betragsmäßig gleich jedoch in entgegengesetzter Richtung auswirkt, wird die Gegenwart dieses Objektes bei einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung trotzdem detektiert, weil ein benachbartes Spulenpaar derart orientiert ist, dass in dessen Einzelspulen durch das Objekt unterschiedliche Magnetfeldänderungen und damit unterschiedliche Ströme auftreten, die sich nicht mehr gegenseitig aufheben. Wenn immer ein Objekt bei einer solchen Spulenanordnung auf einem Symmetriepunkt eines Spulenpaares zu liegen kommt, wird es immer zumindest ein weiteres benachbartes Spulenpaar geben, durch das das Objekt detektiert wird.Even if a pair of coils does not experience any change in the current flowing through its conductor, since the change in the magnetic field caused by the magnetically effective object has the same amount in both individual coils of the pair of coils, but in the opposite direction, the presence of this object is nevertheless detected in a coil arrangement according to the invention , because an adjacent pair of coils is oriented in such a way that different magnetic field changes and thus different currents occur in the individual coils of the object and thus different currents, which no longer cancel each other out. Whenever an object in such a coil arrangement comes to lie on a point of symmetry of a pair of coils, there will always be at least one further adjacent pair of coils by which the object is detected.

Bei einem räumlich homogenen, die Spulen der Spulenanordnung durchdringenden Magnetfeld ist es von Vorteil, wenn in einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Spulenanordnung die Einzelspulen alle die gleiche Form und Größe haben. Damit ist sichergestellt, dass im Fall, dass kein Objekt im Bereich der Spulenanordnung ist, keine induzierte Spannung an den Anschlüssen der Spulenpaare entsteht.In the case of a spatially homogeneous magnetic field penetrating the coils of the coil arrangement, it is advantageous if, in an embodiment of the coil arrangement according to the invention, the individual coils all have the same shape and size. This ensures that in the event that there is no object in the area of the coil arrangement, no induced voltage arises at the connections of the coil pairs.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Spulenanordnung sind die Leitungen der Einzelspulen eines Spulenpaares in der Form einer Acht geführt.In an advantageous embodiment of the coil arrangement, the lines of the individual coils of a pair of coils are guided in the form of an eight.

Damit ist nur die grundsätzliche Relation der beiden Einzelspulen eines Spulenpaares zueinander gemeint und nicht deren Form. Diese kann zwar annähernd kreisförmig sein, hat vorzugsweise jedoch die Form eines Quadrats oder einer Raute oder jede andere Form, bei der Spulenpaare so nebeneinander angeordnet werden können, ohne dass zu viele Zwischenräume entstehen, in denen ein Magnetfeld nicht detektiert wird.This means only the basic relation of the two individual coils of a pair of coils to each other and not their shape. Although this can be approximately circular, it preferably has the shape of a square or a rhombus or any other shape in which pairs of coils can be arranged side by side without creating too many gaps in which a magnetic field is not detected.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung stehen die durch die Schleifen und den Schleifenverbindungspunkt einer Acht gehenden Achsen von zwei benachbarten Spulenpaaren, deren Schleifenverbindungspunkte durch eine Achtschleife voneinander entfernt sind, senkrecht aufeinander.In a particularly advantageous development of a coil arrangement according to the invention, the axes of the two adjacent pairs of coils, the loop connecting points of which are separated from one another by an eight-loop, go through the loops and the loop connection point of an eight, perpendicular to one another.

Damit sind immer die am nächsten benachbarten Spulenpaare, dies sich fast berühren, ohne sich zu überlappen, derart zueinander ausgerichtet, dass ihre Achsen im rechten Winkel zueinanderstehen. Die betroffene Achse ist dabei diejenige, die durch die beiden Achtschleifen und den Schleifenverbindungspunkt, also üblicherweise den Symmetriepunkt, verläuft. Diese Achse ist üblicherweise auch eine Symmetrieachse eines Spulenpaars. This means that the closest adjacent pairs of coils, almost touching each other without overlapping, are always aligned in such a way that their axes are at right angles to each other. The affected axis is the one that runs through the two eight loops and the loop connection point, i.e. usually the point of symmetry. This axis is usually also an axis of symmetry of a pair of coils.

Durch diese Orientierung zueinander wird erreicht, dass ein Objekt, das auf dem Symmetriepunkt oder der Symmetrieachse des einen Spulenpaars liegt und daher von diesem Spulenpaar nicht detektiert wird, auf jeden Fall von diesem am nächsten benachbarten Spulenpaar erkannt wird.This orientation towards one another ensures that an object which lies on the point of symmetry or the axis of symmetry of one pair of coils and therefore is not detected by this pair of coils is in any case recognized by the pair of coils closest to it.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Spulenanordnung auf einem Spulenträger ausgebildet. Dies kann beispielsweise eine Folie oder eine Leiterplatte sein.In an advantageous embodiment, the coil arrangement is formed on a coil carrier. This can be a film or a circuit board, for example.

In einer Weiterbildung können die Spulenpaar auf den Spulenträger gedruckt sein.In a further development, the pair of coils can be printed on the coil carrier.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie mit einer Primär- und einer Sekundärspule, ist eine erfindungsgemäße Spulenanordnung zwischen der Primär- und der Sekundärspule angeordnet.In a device according to the invention for the inductive transmission of energy with a primary and a secondary coil, a coil arrangement according to the invention is arranged between the primary and the secondary coil.

Damit kann eine erfindungsgemäße Spulenanordnung in vorteilhafter Weise bei einer solchen Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie zur Detektion von magnetisch wirksamen Objekten, beispielsweise Metallen wie z.B. Münzen eingesetzt werden, da diese zu einem Abschalten der Energieübertragung wegen Erhitzung aufgrund von Wirbelströmen und damit erhöhter Brandgefahr führen sollten.A coil arrangement according to the invention can thus advantageously be used in such a device for the inductive transmission of energy for the detection of magnetically active objects, for example metals such as e.g. Coins are used because they should switch off the energy transfer due to heating due to eddy currents and thus increased fire risk.

Dabei kann die Spulenanordnung in einfacher Weise auf der Primärspule angeordnet sein.The coil arrangement can be arranged in a simple manner on the primary coil.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 eine erste Ausführung eines Spulenpaars nach dem Stand der Technik,
  • 2 eine zweite vorteilhafte Ausführung eines Spulenpaars,
  • 3 eine erste erfindungsgemäße Spulenanordnung mit Spulenpaaren gemäß 2
  • 4 eine zweite erfindungsgemäße Spulenanordnung mit Spulenpaaren gemäß 2 und
  • 5 eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie mit einer Primär- und einer Sekundärspule, zwischen denen eine erfindungsgemäße Spulenanordnung angeordnet ist.
The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with the aid of figures. Show
  • 1 a first embodiment of a pair of coils according to the prior art,
  • 2nd a second advantageous embodiment of a pair of coils,
  • 3rd a first coil arrangement according to the invention with pairs of coils 2nd
  • 4th a second coil arrangement according to the invention with pairs of coils according to 2nd and
  • 5 a device for inductive transmission of energy with a primary and a secondary coil, between which a coil arrangement according to the invention is arranged.

Die 1 zeigt ein Spulenpaar 1, das aus einem Leiter 2 gefertigt ist. Der Leiter 2 kann dabei ein Draht sein oder eine auf eine Folie oder eine Leiterplatte gedruckte oder auf anderer Weise aufgebrachte Leiterbahn.The 1 shows a pair of coils 1 that from a ladder 2nd is made. The leader 2nd can be a wire or a printed conductor printed on a foil or a printed circuit board or applied in some other way.

Eine erste Einzelspule wird hergestellt, indem der Leiter 2 zunächst in einem ersten Abschnitt a gerade geführt wird. Danach wird er im Gegenuhrzeigersinn in einem zweiten Abschnitt b in einem Halbkreis geführt, um anschließend nahezu parallel zum Abschnitt a, jedoch diesen überkreuzend in einem dritten Abschnitt c wieder etwa gerade geführt zu werden. Abschießend wird er in einem vierten Abschnitt d in einem Halbkreis im Uhrzeigersinn geführt. Es entsteht also eine etwa elliptische oder kreisförmige Doppelspule die zwei Schleifen a, b und c, d aufweist, die wie ein Acht gewickelt sind und in einer Ebene nebeneinander liegen.A first single coil is made by the conductor 2nd is first performed in a first section a. Thereafter, it is guided counterclockwise in a second section b in a semicircle, in order to then be guided almost parallel again to section a, but crossing it in a third section c. Finally, it is guided clockwise in a fourth section d in a semicircle. The result is an approximately elliptical or circular double coil which has two loops a, b and c, d, which are wound like an eight and lie next to one another in one plane.

Wenn ein homogenes Magnetfeld in die Spulenebene der 1 hinein gerichtet ist, wird in den Einzelspulen jeweils eine Spannung induziert, die zu einem Stromfluss entsprechend der Pfeile 3, 4 führt, die also in demselben Leiter 2 entgegengesetzt gerichtet fließen und sich aufgrund der Symmetrie der Einzelspulen aufheben. If a homogeneous magnetic field in the coil plane of the 1 A voltage is induced in the individual coils, which leads to a current flow according to the arrows 3rd , 4th leads, so in the same conductor 2nd flow in opposite directions and cancel each other out due to the symmetry of the individual coils.

Dies hat den Vorteil, dass bei einem homogenen Magnetfeld ohne Störung an den Drahtenden keine Spannung anliegt und damit keine Wärme erzeugenden Ströme fließen können.This has the advantage that there is no voltage at the wire ends in a homogeneous magnetic field without interference and therefore no heat-generating currents can flow.

Eine andere Ausführungsform eines Spulenpaares mit den beschriebenen Eigenschaften ist in 2 gezeigt. Das dortige Spulenpaar 10 ist mit einem Leiter 11 gebildet, der hier zunächst in einem ersten Zuleitungsabschnitt a gerade geführt wird, um dann nach rechts in einem Winkel von etwa 45° nach unten abzuknicken und dann im Gegenuhrzeigersinn in einem Quadrat b zurück zum ersten Knickpunkt geführt zu werden und eine erste Einzelspule zu bilden. Im Knickpunkt wird der Leiter 11 dann gerade weitergeführt, um dann im Uhrzeigersinn in einem weiteren Quadrat c wieder zurück zum Knickpunkt zu führen und daraus parallel zum ersten Zuleitungsabschnitt a in einem zweiten Zuleitungsabschnitt d geführt zu werden.Another embodiment of a pair of coils with the described properties is shown in 2nd shown. The pair of coils there 10th is with a leader 11 formed, which is here straight in a first lead section a, then to bend to the right at an angle of about 45 ° downward and then to be guided counterclockwise in a square b back to the first break point and form a first single coil. The conductor is at the kink 11 then just continued in order to then lead clockwise in a further square c back to the break point and to be guided therefrom parallel to the first supply section a in a second supply section d.

Auch hier wird ein planares Spulenpaar 10 gebildet, bei dem sich bei einem homogenen Magnetfeld, das die Einzelspulen durchdringt, Ströme entsprechend der Pfeile 12 und 13 ausbilden, die sich gegenseitig aufheben. Bei der Ausführungsform der 2 können viele Spulenpaare 10 nebeneinander ausgebildet werden, ohne dass größere Flächen verbleiben, die nicht von einer Spule abgedeckt sind.Here too, a planar pair of coils 10th formed, in the case of a homogeneous magnetic field that penetrates the individual coils, currents according to the arrows 12th and 13 train who cancel each other out. In the embodiment of the 2nd can have many pairs of coils 10th side by side be formed without leaving larger areas that are not covered by a coil.

Das Spulenpaar 10 der 2 hat einen Symmetriepunkt 14, der mit dem Knickpunkt des Leiters 11 übereinstimmt und es gibt eine Achse 15, die durch die Achtschleifen und den Symmetriepunkt 14 verläuft und eine Symmetrieachse bildet.The pair of coils 10th of the 2nd has a point of symmetry 14 that with the break point of the conductor 11 matches and there is an axis 15 by the eight loops and the point of symmetry 14 runs and forms an axis of symmetry.

Wenn ein magnetisch wirksamer Gegenstand auf dem Symmetriepunkt 14 oder entlang der Achse 15 zu liegen kommt, so wird das Magnetfeld in beiden Einzelspulen in gleicher Weise beeinflusst, zum Beispiel verstärkt, wodurch sich jedoch die Ströme in beiden Einzelspulen des Spulenpaars 10 in gleicher Weise ändern und daher keine Spannungs- oder Stromänderung an den Spulenanschlüssen detektiert werden kann.If a magnetically effective object on the point of symmetry 14 or along the axis 15 comes to rest, the magnetic field in both individual coils is influenced in the same way, for example amplified, but as a result, however, the currents in both individual coils of the pair of coils 10th change in the same way and therefore no voltage or current change can be detected at the coil connections.

In den 1 und 2 sind symmetrische Spulenpaare 1, 10 darstellt, da von einem homogenen Magnetfeld ausgegangen wird. Die Spulenpaare können jedoch durch verändern der Größe einer der Einzelspulen an ein nicht gleichmäßiges Magnetfeld angepasst werden, indem bei einem schwächeren Magnetfeld in der einen Einzelspule diese entsprechend größer gemacht wird, um den gleichen Gesamtfluss zu erzielen.In the 1 and 2nd are symmetrical coil pairs 1 , 10th represents, since a homogeneous magnetic field is assumed. However, the coil pairs can be adapted to a non-uniform magnetic field by changing the size of one of the individual coils, by making them correspondingly larger in the case of a weaker magnetic field in the individual coil in order to achieve the same overall flux.

Statt einer quadratischen Form, wie in der 2 für eine Einzelspule dargestellt, kann auch eine Raute gewählt werden, wodurch ebenfalls eine gute Flächenabdeckung bei einer Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von Spulenpaaren erzielt werden kann.Instead of a square shape, as in the 2nd For a single coil, a rhombus can also be selected, as a result of which good surface coverage can also be achieved with a coil arrangement with a plurality of coil pairs.

In der 3 ist nun eine erfindungsgemäße Spulenanordnung am Beispiel von Spulenpaaren 20a, 20b entsprechend der Form der 2, also einer Acht mit quadratischen Schleifen, dargestellt. Dabei sind eine Vielzahl von solchen Spulenpaaren 20a, 20b ineinander verschachtelt vorzugsweise auf einem Spulenträger 21 ausgebildet. Der Spulenträger 21 kann z.B. eine Folie sein oder eine Leiterplatte. Die Spulenpaare können als Drahtspulen darauf befestigt, z.B. geklebt oder z.B. als Paste aufgedruckt sein.In the 3rd is now a coil arrangement according to the invention using the example of coil pairs 20a , 20b according to the shape of the 2nd , an eight with square loops. There are a large number of such coil pairs 20a , 20b nested in one another, preferably on a bobbin 21 educated. The coil former 21 can be, for example, a film or a printed circuit board. The pairs of coils can be attached to it as wire coils, for example glued or printed on as paste.

In der Spulenanordnung der 3 sind eine erste Anzahl von Spulenpaaren 20a derart auf dem Spulenträger 21 angeordnet, dass ihre Achsen um 45° gegen den Uhrzeigersinn aus der Senkrechten geneigt ist und parallele Reihen mit diesen Spulenpaaren 20a gebildet sind, wobei in einer Reihe liegende Spulenpaare 20a mit den auf einer Achse liegenden Spulenscheiteln 23, 24 aneinander grenzen und die Spulenpaare 20a der dazu benachbarten Reihe um eine Einzelspule versetzt sind und mit ihren am weitesten von ihren Achse entfernten Spulenscheiteln 25, 26 aneinander grenzen.In the coil arrangement of the 3rd are a first number of coil pairs 20a such on the bobbin 21 arranged that their axes are inclined 45 ° counterclockwise from the vertical and parallel rows with these pairs of coils 20a are formed, with coils lying in a row 20a with the coil vertices lying on one axis 23 , 24th adjoin each other and the coil pairs 20a the adjacent row are offset by a single coil and with their coil apexes furthest from their axis 25th , 26 border on each other.

Hierdurch ergibt sich ein Feld von Einzelspulen der ersten Anzahl von Spulenpaaren 20a, zwischen deren Einzelspulen jeweils etwa die Fläche einer Einzelspule freibleibt.This results in a field of individual coils of the first number of coil pairs 20a , between the individual coils of which the area of an individual coil remains free.

Diese Freiflächen sind mit Einzelspulen der Spulenpaare der zweiten Anzahl von Spulenpaaren 20b belegt, wobei die Achsen dieser Spulenpaare 20b der zweiten Anzahl von Spulenpaaren um 45° im Uhrzeigersinn aus der Senkrechten also um 90° gegenüber der Achsen der Spulenpaare 20a der ersten Anzahl von Spulenpaaren geneigt ist. Die Achsen der Spulenpaare 20a stehen also senkrecht auf den Achsen der Spulenpaare 20b.These free areas are with individual coils of the coil pairs of the second number of coil pairs 20b occupied, the axes of these coil pairs 20b the second number of coil pairs by 45 ° clockwise from the vertical, ie by 90 ° with respect to the axes of the coil pairs 20a the first number of coil pairs is inclined. The axes of the coil pairs 20a are therefore perpendicular to the axes of the coil pairs 20b .

Zusätzlich ist ein Symmetriepunkt 14 eines Spulenpaars 20a der ersten Anzahl von Spulenpaaren von einem Symmetriepunkt 14 eines Spulenpaars 20b der zweiten Anzahl von Spulenpaaren um eine Einzelspule beabstandet und umgekehrt. Es fallen also nie die Symmetriepunkte der Spulenpaare 20a der ersten Anzahl von Spulenpaaren mit denen der Spulenpaare 20b der zweiten Anzahl von Spulenpaaren zusammen.In addition there is a point of symmetry 14 of a pair of coils 20a the first number of coil pairs from a point of symmetry 14 of a pair of coils 20b the second number of coil pairs spaced apart by a single coil and vice versa. So the symmetry points of the coil pairs never fall 20a the first number of coil pairs with that of the coil pairs 20b the second number of coil pairs together.

Damit wird in erfindungsgemäßer Weise erreicht, dass ein Objekt 22, das auf einem Symmetriepunkt 14 eines Spulenpaares der einen Anzahl von Spulenpaaren liegt und daher von diesem nicht detektiert werden kann, auf jeden Fall von dem direkt benachbarten Spulenpaar der anderen Anzahl von Spulenpaaren detektiert wird, da dessen Einzelspulen durch diese Anordnung einen unterschiedlichen Abstand zum Objekt 22 haben, wodurch sich unterschiedliche Änderungen des dessen Einzelspulen durchdringenden Magnetfeldes ergeben und daher eine Spannung oder ein Strom detektiert werden kann.It is thus achieved in the manner according to the invention that an object 22 that is on a point of symmetry 14 of a pair of coils which is a number of pairs of coils and therefore cannot be detected by the latter, is in any case detected by the directly adjacent pair of coils the other number of pairs of coils, since its individual coils are at a different distance from the object due to this arrangement 22 have, resulting in different changes in the magnetic field penetrating its individual coils and therefore a voltage or a current can be detected.

Die 4 zeigt eine ähnliche Anordnung der Spulenpaare wie in der 3, wobei hier alle Spulenpaare um 45° gegenüber der Anordnung nach 3 gedreht sind. Die Spulenpaare sind nicht näher bezeichnet, da sie denen der 3 entsprechen.The 4th shows a similar arrangement of the coil pairs as in the 3rd , where all coil pairs by 45 ° compared to the arrangement 3rd are rotated. The coil pairs are not specified because they match those of 3rd correspond.

In der 5 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie mit einer Primärspule 31 auf einer Bodenplatte 30 und einer Sekundärspule 34 auf einer Fahrzeugplatte 33 gezeigt, bei der zwischen der Primär- und der Sekundärspule 31 m 34 eine erfindungsgemäße Spulenanordnung mit Spulenpaaren 20a, 20b auf einem Spulenträger 21 beispielsweise gemäß 3. oder 4 angeordnet ist. Die Spulenpaare 20a, 20b werden durch ein Magnetfeld 35 durchdrungen, das beispielsweise von der Primärspule 31 erzeugt wird. Es wäre auch möglich, das Magnetfeld 35 mittels der Sekundärspule 34 zu erzeugen, um magnetisch wirksame, insbesondere metallische, Fremdobjekte zu erkennen.In the 5 is a device for the inductive transmission of energy with a primary coil 31 on a base plate 30th and a secondary coil 34 on a vehicle plate 33 shown in the between the primary and secondary coils 31 m 34 a coil arrangement according to the invention with pairs of coils 20a , 20b on a bobbin 21 for example according to 3rd . or 4th is arranged. The coil pairs 20a , 20b are caused by a magnetic field 35 penetrated, for example by the primary coil 31 is produced. It would also be possible to use the magnetic field 35 by means of the secondary coil 34 to generate in order to recognize magnetically effective, in particular metallic, foreign objects.

Bei dieser Vorrichtung kann ein Objekt auch bei einer Positionierung auf einem Symmetriepunkt oder einer Symmetrielinie detektiert werden, obwohl Spulenpaare verwendet werden, bei denen bei einem homogenen durch die Primärspule erzeugten Magnetfeld ohne Störung durch ein Fremdobjekt keine Spannung an deren Anschlüssen detektierbar ist. With this device, an object can also be detected when positioned on a point of symmetry or a line of symmetry, although coil pairs are used in which, in the case of a homogeneous magnetic field generated by the primary coil, no voltage at its connections can be detected without interference from a foreign object.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (8)

Spulenanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Spulenpaaren (1; 10; 20a, 20b), deren Einzelspulen jeweils derart ausgebildet und miteinander verbunden sind, dass die in ihnen durch ein Magnetfeld induzierten Ströme (3, 4; 12, 13) entgegengesetzt gerichtet und gleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenpaare (1; 10; 20a, 20b) punktsymmetrisch ausgebildet und derart zueinander orientiert angeordnet sind, dass ein magnetisch wirksames Objekt (22), das sich an dem Symmetriepunkt (14) eines Spulenpaares (1; 10; 20a, 20b) befindet, die Gleichheit der Ströme (3, 4; 12, 13) zumindest eines benachbarten Spulenpaares (1; 10; 20a, 20b) aufhebt.Coil arrangement with a plurality of coil pairs (1; 10; 20a, 20b) arranged in one plane, the individual coils of which are each designed and connected to one another such that the currents (3, 4; 12, 13) induced in them by a magnetic field are directed in opposite directions and are of the same size, characterized in that the coil pairs (1; 10; 20a, 20b) are of point symmetry and are arranged such that they are oriented relative to one another in such a way that a magnetically active object (22) located at the point of symmetry (14) of a pair of coils (1 ; 10; 20a, 20b), the equality of the currents (3, 4; 12, 13) at least one adjacent pair of coils (1; 10; 20a, 20b) is canceled. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen alle die gleiche Form und Größe haben.Coil arrangement after Claim 1 , characterized in that the individual coils all have the same shape and size. Spulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (2) der Einzelspulen eines Spulenpaares (1; 10; 20a, 20b) in der Form einer Acht geführt sind.Coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the lines (2) of the individual coils of a pair of coils (1; 10; 20a, 20b) are guided in the form of an eight. Spulenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Schleifen und den Schleifenverbindungspunkt (14) der Acht gehenden Achsen (15) von zwei benachbarten Spulenpaaren (20a, 20b), deren Schleifenverbindungspunkte (14) durch eine Achtschleife voneinander entfernt sind, senkrecht aufeinander stehen.Coil arrangement after Claim 3 , characterized in that the axes (15) of two adjacent pairs of coils (20a, 20b) passing through the loops and the loop connection point (14) of the eight, the loop connection points (14) of which are separated from one another by an eight loop, are perpendicular to one another. Spulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf einem Spulenträger (21) ausgebildet ist.Coil arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is formed on a coil carrier (21). Spulenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenpaare (20a, 20b) auf den Spulenträger (21) gedruckt sind.Coil arrangement after Claim 5 , characterized in that the coil pairs (20a, 20b) are printed on the coil carrier (21). Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie mit einer Primär- und einer Sekundärspule, zwischen denen eine Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angeordnet ist.Device for the inductive transmission of energy with a primary and a secondary coil, between which a coil arrangement according to one of the Claims 1 to 6 is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 7, dass die Spulenanordnung auf der Primärspule angeordnet ist.Device after Claim 7 that the coil arrangement is arranged on the primary coil.
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