DE102020110898A1 - Einteiliger Antennenkern - Google Patents

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Neosid Pemetzrieder GmbH and Co KG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine 3D-Antenne mit drei im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2) aus elektrisch leitendem Draht (111, 112, 113) und einem ferromagnetischen Antennenkern (1) mit Spulenbereichen (4, 5, 9) zur Aufnahme der Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2), wobei Anwickelstellen (11) zum Anwickeln des Drahtes (111, 112, 113) an den Antennenkern (1) einteilig mit dem Antennenkern (1) ausgebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine 3D-Antenne mit drei im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Spulenwicklungen aus elektrisch leitendem Draht und einem ferromagnetischen Antennenkern mit Spulenbereichen zur Aufnahme der Spulenwicklungen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung einer 3D-Antenne mit drei orthogonal zueinander angeordneten Spulenwicklungen aus elektrisch leitendem Draht und einem ferromagnetischen Antennenkern mit Spulenbereichen zur Aufnahme der Spulenwicklungen.
  • Die Erfindung findet Einsatz beim Erzeugen, Übertragen und Detektieren von magnetischen Feldern als Empfangs- und/oder Sendeantenne, wie sie beispielsweise im Mobilfunkgerätebereich, bei schlüssellosen Zutrittskontroll-Systemen oder in magnetischen Ortungssystemen eingesetzt werden. Um ein richtungsgenaues Empfangen und Senden im dreidimensionalen Raum zu ermöglichen weist eine gattungsgemäße 3D-Antenne drei orthogonal zueinander angeordnete Spulenwicklungen auf. Jede dieser Spulenwicklungen aus elektrisch leitendem Draht bildet eine eigene Spule, welche auf entlang ihrer Längsrichtung, um welche der Draht spiralförmig verläuft, einfallende EM-Strahlung am sensitivsten reagiert sowie in dieser Richtung am stärksten emittieren kann. Durch die im Wesentlichen orthogonal zueinander erfolgende Ausrichtung der Spulenwicklungen wird jede Spule entlang einer anderen kartesischen Raumrichtung ausgerichtet. Die Kombination der orthogonalen Spulenwicklungen kann den dreidimensionalen Raum zum Empfangen und Senden richtungsabhängig abdecken.
  • Bei gleichbleibenden Abmessungen einer der Spulenwicklungen wird durch einen ferromagnetischen Antennenkern im Inneren der Spulenwicklung die Sensitivität und die Sendestärke dieser Spulenwicklung gesteigert. Ebenso kann bei gleichbleibender Sensitivität und Sendestärke die Bauform der Spulenwicklung mit Antennenkern im Vergleich zu einer kernlosen Spulenwicklung verringert werden. Um bei einer gattungsgemäßen 3D-Antenne hierzu noch zusätzlich Bauraum einzusparen, wird für die drei Spulenwicklungen ein gemeinsamer Antennenkern genutzt. Dieser Antennenkern weist dabei Spulenbereiche auf, welche zur Aufnahme der orthogonalen Spulenwicklungen dienen.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten 3D-Antennen kommen rahmenartige oder platinenartige Stützkörper aus isolierendem Material zum Einsatz. Diese Stützkörper nehmen den Antennenkern und die Spulenwicklungen auf, um diese beim Einbau in ein Gerät zu stabilisieren. Der Stützkörper ermöglicht zudem eine Befestigung des Drahtes, wobei der Draht abschnittsweise auch über den Stützkörper gewickelt ist.
  • Um den Draht beim Einbau der 3D-Antenne in einen Schaltkreis elektrisch kontaktieren zu können, sind in die Stützkörper zudem elektrisch leitende, zumeist stiftartige Kontaktstellen eingebracht, welche zudem der Befestigung des Drahtes dienen. Die zum Antennenkern hinführenden Anfänge und die vom Antennenkern wegführenden Enden der Drähte werden an diese Kontaktstellen angelötet, um sie so zu befestigen und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstelle und dem Draht und somit der jeweiligen Spulenwicklung herzustellen. Über die Kontaktstellen können die Spulenwicklungen beim Einbau der 3D-Antenne dann elektrisch kontaktiert werden. Hierzu wird die 3D-Antenne über die Kontaktstellen elektrisch in einen Schaltkreis eingebunden.
  • Solche 3D-Antennen mit einem Stützkörper sind in ihrer Herstellung aufwendig, da die leitenden Kontaktstellen gesondert in den isolierenden Stützkörper eingebracht, der Stützkörper und der Antennenkern miteinander verbunden und elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Drähten und den Kontaktstellen gesondert hergestellt werden müssen. Erst nach diesen diversen Herstellungsschritten ist die 3D-Antenne zum Einbau bereit. Die Herstellung einer solchen 3D-Antenne ist material- und zeitaufwendig sowie mit hohen Prozesskosten verbunden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine 3D-Antenne anzugeben, welche auf einfache Weise hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass Anwickelstellen zum Anwickeln des Drahtes an den Antennenkern einteilig mit dem Antennenkern ausgebildet sind.
  • An den Anwickelstellen kann der Draht auf einfache Weise angewickelt werden. Beim Anwickeln wird der Draht zur Befestigung am Antennenkern um eine der Anwickelstellen gewickelt. Das Anwickeln ermöglicht eine Befestigung des Drahtes am Antennenkern, ohne dass ein Fügemittel zwischen Draht und Anwickelstelle, wie ein Kleber oder ein Lot, zur Befestigung erforderlich ist. Gleichwohl kann ein Fügemittel zur zusätzlichen Sicherung der Anwicklung verwendet werden. Die Spulenwicklungen sind direkt auf den Antennenkern gewickelt und können einlagig und/oder mehrlagig ausgebildet sein. Durch die einteilig mit dem Antennenkern ausgebildeten Anwickelstellen kann auf einen gesonderten Stützkörper verzichtet werden.
  • In vorteilhafter Weise überlappen sich die Spulenwicklungen abschnittsweise. Bei überlappenden Spulenwicklungen kann eine erste Spulenwicklung die antennenkernseitig innerste Spulenwicklung, eine zweite Spulenwicklung die antennenkernseitig äußerste Spulenwicklung und eine dritte Spulenwicklung die zwischen der innersten und der äußersten Spulenwicklung liegende mittlere Spulenwicklung bilden. Die innerste Spulenwicklung kann die zuerst und die äußerste Spulenwicklung die zuletzt auf den Antennenkern gewickelte Spulenwicklung sein. Vorzugsweise ist die zuerst auf den Antennenkern gewickelte Spulenwicklung bei jeder Überlappung die innerste Spulenwicklung und die zuletzt auf den Antennenkern gewickelte Spulenwicklung bei jeder Überlappung die äußerste Spulenwicklung.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Antennenkern sechs, insbesondere plattenartige, Kernelemente aufweist. Aus den Kernelementen kann der Antennenkern zusammengesetzt werden. Die Kernelemente können ohne einen Stützkörper oder ein zusätzliches Gestell aneinander angeordnet und/oder miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt oder vergossen, sein.
  • Alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Antennenkern einteilig ausgebildet ist. Ein einteiliger Antennenkern kann als eine Einheit hergestellt werden, insbesondere gegossen, gesintert oder aus dem Vollen hergestellt, wie geschnitten oder gefräst.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Antennenkern als, insbesondere einteiliger, Hohlkern ausgebildet. Mit einem Hohlkern kann Material des Antennenkerns eingespart werden. Das Gesamtgewicht der 3D-Antenne kann reduziert werden. Der Wirkungsgrad der 3D-Antenne kann auch bei Verwendung eines Hohlkerns im Vergleich zu einem Vollkern gleichbleibend gehalten werden. Der als Hohlkern ausgebildete Antennenkern kann eine oder mehrere nicht geschlossene Seitenflächen, d. h. eine Oberseite, Unterseite und/oder Außenseite, aufweisen. Insbesondere zwei gegenüberliegende Seitenflächen des Antennenkerns können offen ausgebildet sein, wobei insbesondere nur im Randbereich dieser Seitenflächen Antennenkernmaterial vorhanden sein kann. Zur Stabilisierung des hohlen Antennenkerns kann ein Stabilisierungsboden nach Art eines Zwischenbodens, welcher insbesondere parallel zu nicht geschlossenen Seitenflächen verläuft, vorgesehen sein. Der Stabilisierungsboden kann in jeder beliebigen Höhe positioniert werden. Die Positionen der Spulenwicklungen und des Stabilisierungsbodens können auf einander abgestimmt sein. Auf diese Weise kann sich eine symmetrische Magnetfeldform in allen Achsen ergeben. Insbesondere kann der Stabilisierungsboden quer zur einer Achse, insbesondere zur z-Achse, verlaufend und entlang der Mittelebene der Spule um diese Achse positioniert sein.
  • Insbesondere bei einem Hohlkern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandstärke des Antennenkerns im Bereich von 1 mm bis 3 mm liegt, insbesondere 1,5 mm, beträgt.
  • Vorzugsweise sind die Spulenwicklungen Teile von Antennenwicklungen, welche Anwicklungen und mindestens eine Übergangswicklung zur Verbindung der Spulenwicklung mit einer der Anwicklungen aufweisen. Die Antennenwicklung besteht aus einem, insbesondere vom Drahtanfang bis Drahtende, auf den Antennenkern gewickelten Draht. Nach dem Aufwickeln auf den Antennenkern kann der Draht der Antennenwicklung, insbesondere während des weiteren Herstellungsprozesses der 3D-Antenne, in mehrere Drahtsegmente aufgetrennt werden. Zwischen Drahtanfang und Drahtende können Drahtöffnungen entstehen, welche den Anfang und/oder das Ende eines Drahtsegments bilden. Vorzugsweise sind die aufgetrennten Drahtsegmente weiterhin leitend miteinander verbunden. Die Anwicklungen der Antennenwicklungen werden durch die um die Anwickelstellen gewickelte Abschnitte des Drahtes der Antennenwicklung gebildet.
  • Jede Spulenwicklung kann vorzugsweise Teil einer eigenen Antennenwicklung sein. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die 3D-Antennen mindestens drei, insbesondere gegeneinander elektrisch isolierte, Antennenwicklungen aufweist. Die Antennenwicklungen können durch die Verwendung isolierter Drähte und/oder durch den elektrisch isolierenden Antennenkern gegeneinander elektrisch isoliert sein.
  • Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Anwickelstellen zapfenförmig ausgebildet sind, insbesondere mit einem U-förmigen Querschnitt. Zapfenförmige Anwickelstellen können gegenüber den übrigen Bereichen des Antennenkerns hervorragen. Durch das Hervorragen der Anwickelstellen kann der Draht auf besonders einfache Weise zur Herstellung der Anwicklungen um die Anwickelstellen gewickelt werden.
  • An dem Antennenkern können für jede Antennenwicklung zwei Anwickelstellen vorgesehen sein. Die Anwickelstellen können im Umfang des Antennenkerns, insbesondere über den Umfang des Antennenkerns, verteilt angeordnet sein. Durch die über den Umfang verteilte Anordnung können die Anwickelstellen nach Art eines, insbesondere an einem Endbereich des Antennenkerns befindlichen, Zapfenkranzes des Antennenkerns angeordnet sein. Die Anwickelstellen können in einer sich zu einer der Spulenwicklungen parallel erstreckenden Ebene angeordnet sein.
  • Der Draht kann um den Umfangsbereich der Anwickelstelle, insbesondere in einer Umfangsnut, angewickelt sein. Entlang ihres Umfangs kann mindestens eine Anwickelstelle einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Durch den U-förmigen Querschnitt kann die Kontaktfläche zwischen der Anwickelstelle und dem angewickelten Draht erhöht werden, um so einen besseren Halt zu ermöglichen.
  • In vorteilhafter Weise ist der Draht der Anwicklung an der Anwickelstelle durchtrennt. Der Draht kann derart durchtrennt werden, insbesondere durchschnitten oder durchstanzt, dass neben einem Drahtanfang und einem Drahtende des die Wicklung bildenden Drahtes zusätzliche Drahtöffnungen entstehen, an denen der Draht durchtrennt ist. Der Draht kann nach dem Durchtrennen aus mehreren Drahtsegmenten bestehen, welches insbesondere in der Anwicklung mehrere offene Drahtschleifen bilden. Die Anwicklung kann auf diese Weise nach Art einer geöffneten Anwicklung ausgebildet sein. Im Vergleich zu einer 3D-Antenne mit einer geschlossenen Anwicklung, bei welcher die Anwicklung wie eine weitere Spulenwicklung wirkt, können elektrische Wirbelstromverluste und die Effekte einer induktiven Kopplung verringert oder verhindert werden. Durch das Durchtrennen kann die Güte der 3D-Antenne verbessert werden.
  • Bevorzugt weist die Anwickelstelle eine Anwickelausnehmung auf. Der Draht kann während des Anwickelns und/oder im Anschluss hieran in die Anwickelausnehmung eingedrückt werden, so dass der Draht der Anwicklung zur Sicherung des Drahtes in die Anwickelausnehmung eingreifen kann. Die Anwickelausnehmung kann nach Art einer Stanzmatrize eine Eintauchöffnung für ein Trennwerkzeug zum Durchtrennen des Drahts der Anwicklung bereitstellen. Das Trennwerkzeug kann nach Art eines Stanzstempels mit der stanzmatrizenartigen Anwickelstelle zusammenwirken. Durch das Eintauchen kann der Draht in seinem Umfang aufgrund einer Zugbelastung strammgezogen werden, so dass ein Anlehnen an die Form der Anwickelstelle erzielt wird. Auf diese Weise kann ein stramm anliegender Draht der Anwicklung erzielt werden. Bei einer 3D-Antenne mit mehreren Anwickelstellen kann auf diese Weise eine Koplanarität der Anwicklungen zu einander, insbesondere an der Unterseite des Antennenkerns, erzielt werden.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anwickelausnehmung taschenförmig, durchgangsförmig und/oder aussparungsförmig ausgebildet ist. Eine taschenförmige Anwickelausnehmung kann im Wesentlichen durch vier Wände sowie einen Boden nach Art einer Senke ausgebildet sein. Die taschenförmige Anwickelausnehmung kann auf diese Weise einseitig offen ausgebildet sein. Ein Trennwerkzeug zur Durchtrennung des Drahtes der Anwicklung kann auf diese Weise entlang einer Richtung durch die offene Seite in die Anwickelausnehmung eintreten. Eine durchgangsförmige Anwickelausnehmung kann im Wesentlichen durch vier Wände begrenzt sein. Im Unterschied zur taschenförmige Anwickelausnehmung weist sie keinen begrenzenden Boden auf. Ein Trennwerkzeug zur Durchtrennung des Drahtes der Anwicklung kann auf diese Weise entlang zweier entgegengesetzter Richtungen durch die offenen Seiten in die durchgangsförmige Anwickelausnehmung eintreten. Eine aussparungsförmige Anwickelausnehmung kann durch drei Wände begrenzt sein. Zusätzlich kann die aussparungsförmige Anwickelausnehmung durch einen Boden begrenzt sein. Die aussparungsförmige Anwickelausnehmung kann auf diese Weise an mindestens zwei Seiten offen ausgebildet werden. Ein Trennwerkzeug zur Durchtrennung des Drahtes der Anwicklung kann auf diese Weise durch die offenen Seiten in die Anwickelausnehmung eintauchen. Ein Akzeptanzbereich hinsichtlich der Richtung des Eintauchens kann zur Ermöglichung eines einfacheren Eintauchens des Trennwerkzeugs bereitgestellt werden. Vorzugsweise verlaufen mindestens zwei offene Seiten im Wesentlichen rechtwinklig zueinander. Insbesondere kann das Trennwerkzeug entlang einer zwischen den Flächennormalen zweier offenen Seiten liegenden Richtung in die Anwickelausnehmung eintreten. Die Anwickelausnehmung kann teils taschenförmig und teils aussparungsförmig ausgebildet sein. Bei einer teils taschenförmig und teils aussparungsförmig ausgebildeten Anwickelausnehmung kann eine der Wände die Anwickelausnehmung lediglich teilweise begrenzen. Auf diese Art und Weise kann eine Anwickelausnehmung erzielt werden, welche in einem oberen Bereich aussparungsförmig und in einem unteren Bereich taschenförmig ausgebildet ist.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anwickelausnehmung an der Anwickelstelle entlang einer Radialrichtung radial nach innen verläuft. Eine radial nach innen verlaufende Anwickelausnehmung ermöglicht eine besonders einfache Werkzeugführung des Trennwerkzeugs beim Trennen des Drahtes der Anwicklung. Insbesondere kann ein Verkanten des Trennwerkzeuges gegenüber der Anwickelstelle beim Durchtrennen des Drahtes vermieden werden. Die Radialrichtung kann in Richtung einer Längsachse der Anwickelstelle verlaufen. Bei einer Anwickelstelle mit rundem oder ovalem Querschnitt weist die Radialrichtung entlang des Radius in Richtung des Inneren der Querschnittsfläche. Bei einer Anwickelstelle mit im Wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt weist die Radialrichtung parallel zu einer Seitennormalen des Querschnitts in Richtung der Querschnittsmitte. Bei einer im Wesentlichen quadratischen Anwickelstelle kann die Anwickelausnehmung entlang einer Seitenkante oder einer Seitenfläche der Anwickelstelle zentriert sein. Die Anwickelausnehmung kann sich entlang eines Drittels, bevorzugt entlang der Hälfte, der maximalen Abmessung der Anwickelstelle entlang der Radialrichtung radial nach innen erstrecken. Die Radialrichtungen der Anwickelausnehmungen mehrerer, vorzugsweise sämtlicher, Anwickelstellen können parallel zueinander ausgerichtet sein.
  • Besonders bevorzugt verjüngt sich die Anwickelausnehmung in Radialrichtung. Insbesondere bei einer Anwickelstelle mit im Wesentlichen kreisförmigem oder ovalem Querschnitt kann die sich in Radialrichtung verjüngende Anwickelausnehmung nach Art eines, insbesondere abgestumpften, Kreisausschnitts ausgebildet sein. Die Anwickelausnehmung kann sich in Radialrichtung entlang einer oder zweier im Wesentlichen orthogonal zur Radialrichtung verlaufenden Achse verjüngen.
  • Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der in der Anwicklung durchtrennte Draht vercrimpt, insbesondere in die Anwickelausnehmung hineingebogen ist. Durch das Vercrimpen kann der durchtrennte Draht an der Anwickelstelle befestigt werden. Durch ein Hineinbiegen des durchtrennten Drahtes in die Anwickelausnehmung kann der Draht auf besonders einfache Art und Weise an der Anwickelstelle befestigt werden. Der Rand der Anwickelausnehmung kann als Biegekante, über welche der durchtrennte Draht in die Anwickelausnehmung hineingebogen wird, ausgebildet sein. Der als Biegekante ausgebildete Rand der Ausnehmung kann entgratet, insbesondere mit einer Fase versehen oder abgerundet sein. Durch eine entgratete Biegekante kann eine Beschädigung des Drahtes beim Biegen vermieden werden. Zum Vercrimpen und insbesondere zum Hineinbiegen des Drahtes kann ein Crimpwerkzeug nach Art eines Stempels in die Anwickelausnehmung eintauchen.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Anwickelstelle mindestens einen Falz aufweist. Durch einen Falz kann die Anwicklung zusätzlich an der Anwickelstelle gegen Verrutschen gesichert werden. Der Falz kann sich vorteilhafterweise an dem entlang seiner Längsachse antennenaußenseitig liegenden Ende der Anwickelstelle angeordnet sein.
  • Die Anwickelstellen kann eine entlang ihres Umfangs verlaufende Umfangsnut aufweisen. Die Umfangsnut kann den Draht beim Anwickeln aufnehmen.
  • Die Anwickelstelle kann sich entlang einer vom Antennenkern wegweisenden Richtung entlang einer Längsachse der Anwickelstelle verjüngen. Vorteilhafter Weise kann die Anwickelstelle eine Umfangsnut aufweisen, welche insbesondre einseitig durch einen Kernfuß und auf der anderen Seite durch einen Falz begrenzt ist. Auf diese Weise kann eine im Wesentlichen rechteckige Umfangsnut erzielt werden.
  • Die Anwickelstelle kann sich entlang einer vom Antennenkern wegweisenden Richtung entlang einer Längsachse der Anwickelstelle aufweiten. Vorteilhafter Weise kann die Anwickelstelle eine Umfangsnut aufweisen, einseitig durch einen Kernfuß und sich auf der anderen Seite durch die sich nach außen hin aufweitende Form der Anwickelstelle begrenzt ist. Auf diese Weise kann eine Umfangsnut mit im Wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt erzielt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Antennenkern Anwickelstellen unterschiedlicher Anwickelstellentypen auf, insbesondere zwei unterschiedliche Anwickelstellentypen. Die Anwickelstellentypen können sich in ihrer Form voneinander unterscheiden. Dies ist für eine automatische Anwicklung von Vorteil. Die Anwickelstellen eines ersten Anwickelstellentyps können zur Anwicklung eines sich an den Drahtanfang anschließenden Bereichs des Drahtes einer Antennenwicklung dienen. Die Anwickelstellen eines zweiten Anwickelstellentyps können zur Anwicklung eines im Drahtende mündenden Bereichs des Drahtes einer Antennenwicklung dienen. Vorteilhafter Weise ist einer der Anwickelstellentypen, insbesondere der zweite, falzlos ausgebildet. Eine falzlose Anwickelstelle ist von Vorteil für eine manuelle Anwicklung.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Antennenkern mindestens eine fertigungsunterstützende Geometrie aufweist, insbesondere einen Zapfen, eine Nut, eine Einkerbung und/oder eine Ausnehmung. Eine fertigungsunterstützende Geometrie kann eine einfache Herstellung der 3D-Antenne ermöglichen. Eine fertigungsunterstützende Geometrie kann beispielsweise eine einfache Anwicklung ermöglichen, indem schwer zugängliche Stellen des Antennenkerns durch die Geometrie einfacher zugänglich gemacht werden. Insbesondere die Herstellung mittels Wickelvorrichtungen, wie Wickelmaschinen oder Wickelrobotern, kann durch fertigungsunterstützende Geometrien ermöglicht oder verbessert werden. Eine Automatisierung der Herstellung der 3D-Antenne kann auf diese Weise verbessert werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Antennenkern eine Zentrierhilfe aufweist, insbesondere eine diagonale und/oder an einer Unterseite des Antennenkerns angeordnete Zentriernut. Die Zentrierhilfe kann zur Zentrierung des Antennenkerns während der Herstellung, insbesondere während des Wickelns der Antennenwicklungen auf den Antennenkern und/oder während des Durchtrennens des Drahts der Anwicklung, dienen. Die Zentrierhilfe kann während des Wickelns eine genauere Ausrichtung der Antennenwicklungen auf dem Antennenkern ermöglichen. Insbesondere bei der Verwendung einer Wickelvorrichtung, wie einer Wickelmaschine oder einem Wickelroboter, kann die Zentrierhilfe mit entsprechenden Zentriermitteln der Wickelvorrichtung zur Zentrierung des Antennenkerns zusammenwirken, insbesondere wenn Rotationsprozesse mit dem Antennenkern im Fertigungsprozess stattfinden, z.B. beim Wickeln einer Antennenwicklung um die z-Achse. Durch eine vorzugsweise auf der Unterseite des Antennenkerns erfolgende Anordnung der Zentrierhilfe sind die übrigen Seiten des Antennenkerns auf einfache Weise zugänglich. Die Unterseite des Antennenkerns ist jene Seite, über welche die 3D-Antenne eingebaut wird, beispielsweise jene Seite, mit welcher die 3D-Antenne an einer zu einem Schaltkreis gehörenden Leiterplatine anliegt. Die auf der Unterseite des Antennenkerns liegende Zentrierhilfe kann beim Einbau der 3D-Antenne zur Zentrierung genutzt werden, wobei beispielsweise Zentriermittel einer Leiterplatine in die Zentrierhilfen eingreifen können, oder zur Positionierung des Antennenkerns beim Durchtrennen der Anwicklung dienen.
  • Eine als diagonale Zentriernut ausgebildete Zentrierhilfe kann zwischen zwei gegenüberliegenden Ecken einer Seite des Antennenkerns verlaufen. Eine besonders stabile Zentrierung kann mit Hilfe von Zentrierhilfen nach Art von Kreuznuten erfolgen. Kreuznuten können von zwei sich im Wesentlichen rechtwinklig überschneidenden Nuten gebildet werden. Diagonal- und/oder Kreuznuten können abschnittsweise ausgebildet sein. Die einzelnen Abschnitte der Nuten können in Ecken der Seiten des Antennenkerns angeordnet sein. Beispielsweise können zwei zueinander fluchtend angeordnete Nuten in diagonal gegenüberliegenden Ecken einer Seitenfläche des Antennenkerns gemeinsam eine abschnittsweise ausgebildete Diagonalnut ausbilden. Ebenso können vier paarweise fluchtend angeordnete Nuten, deren Fluchtlinien sich im Wesentlichen rechtwinklig kreuzen, abschnittsweise ausgebildete Kreuznuten bilden.
  • In vorteilhafter Weise sind die Anwickelstellen entlang des Randes der Unterseite des Antennenkerns, insbesondere nach Art eines Zapfenkranzes, angeordnet. Die Anwickelstellen können mit ihrer Längsrichtung entlang einer im Wesentlichen quer zur Flächennormalen der Unterseite verlaufenden Richtung weisen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Antennenkern mindestens eine Aufnahmenut für einen Drahtanfang einer der Antennenwicklungen aufweist, insbesondere an der Unterseite des Antennenkerns. Die Aufnahmenut kann den Drahtanfang der Antennenwicklung aufnehmen, so dass dieser in seiner Position festgelegt werden kann. In der Aufnahmenut kann der Wicklungsanfang zudem fixiert werden, beispielsweise durch einen Drahtabschnitt der Übergangswicklung, welcher über den in der Aufnahmenut aufgenommenen Drahtanfang verläuft, und/oder durch ein den Drahtanfang mit der Aufnahmenut verbindendes Fügemittel. Vorzugsweise weist der Antennenkern je eine Aufnahmenut für jeden der Drahtanfänge der Antennenwicklungen auf. Die Drahtanfänge sämtlicher Antennenwicklungen können auf diese Weise ortsfest aufgenommen werden. Etwaige durch lose Drahtanfänge auftretende Beschädigungen, Verklemmungen oder Kurzschlüsse beim Einbau der 3D-Antenne können auf diese Weise vermeiden werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Antennenkern an einer Ecke eine Einkerbung, insbesondere zur Ermöglichung eines Eingriffs durch eine Wickelvorrichtung, aufweist. Durch die Einkerbung kann der Draht während des Wickelns auf den Antennenkern präzise und nahe an der Oberfläche des Antennenkerns geführt werden. Insbesondere bei einer mittels einer Wickelvorrichtung erfolgenden Herstellung kann durch die Einkerbung eine Beschädigung des Antennenkerns vermieden werden. Die Einkerbung kann insbesondere nach Art einer Ausklinkung der Ecke des Antennenkerns ausgebildet sein. Bei einer Ausklinkung fehlt gegenüber einer ausklinkungslosen Ecke im Bereich der gemeinsamen Ecke sämtlicher drei die Ecke bildenden Seiten des Antennenkerns Material. Vorzugsweise ist die Einkerbung zur Vereinfachung des Wickelns einer parallel zur Flächennormalen der Unterseite des Antennenkerns verlaufenden Spulenwicklung vorgesehen.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine Übergangswicklung des Drahtes, insbesondere teilweise, unter einer Spulenwicklung verläuft. Die unter der Spulenwicklung verlaufende Übergangswicklung kann auf einfache Weise durch die Spulenwicklung fixiert werden. Es ist vorteilhaft, wenn die unter der Spulenwicklung verlaufende Übergangswicklung sowie die Spulenwicklung zur gleichen Antennenwicklung gehören, insbesondere wenn die Spulenwicklung parallel zur Flächennormalen der Unterseite des Antennenkerns verläuft und/oder die äußerste Spulenwicklung der 3D-Antenne bildet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Antennenkern einen Führungsbereich zur, insbesondere antennenkernseitig unter einer der Spulenwicklungen verlaufenden, Führung des Drahtes zu einem der Spulenbereiche aufweist. Mit dem Führungsbereich kann der Draht auf einfache Weise zum Spulenbereich geführt werden. Mit dem Führungsbereich kann die Position des Drahtes festgelegt werden, so dass dieser nach dem Aufwickeln nicht verrutschen kann. Der Führungsbereich kann insbesondere die Übergangswicklung teilweise führen. Zur Führung des Drahtes kann der Führungsbereich insbesondere nach Art einer Nut oder eines Hintergriffes ausgebildet sein. Der Führungsbereich kann, vorteilhafterweise anwickelstellenseitig, an einer Einkerbung des Antennenkerns angrenzen, insbesondere an dem zur Unterseite der Antenne gewandten Endbereich einer Einkerbung. Der Führungsbereich kann den Draht von der Anwickelstelle zum Spulenbereich umlenken. Die Spulenwicklung der Antennenwicklung, deren Übergangswicklung vom Führungsbereich geführt wird, kann auf diese Weise im Wesentlichen parallel zur Unterseite des Antennenkerns verlaufen.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Führungsbereich mindestens zwei Führungsabschnitte aufweist. Die beiden Führungsabschnitte können entlang einer oder mehrerer Außenseiten des Antennenkerns verlaufen. Zwischen den Führungsabschnitten kann ein Wickelversatz bestehen. Die Führungsabschnitte können auf einer gemeinsamen Außenseite des Antennenkerns angeordnet sein oder den Draht durch ihre Anordnung an zwei aneinander angrenzenden Außenseiten des Antennenkerns um eine Kante des Antennenkerns führen. Ein erster Führungsabschnitt kann den Draht in Richtung der Innenseite des Antennenkerns führen. Ein zweiter Führungsabschnitt kann den Draht von der Innenseite des Antennenkerns wegführen. Der erste Führungsabschnitt kann den Draht ansonsten, d. h. neben oder anstatt der Führung in Richtung der Innenseite oder von dieser weg, im Wesentlichen entlang einer ersten Achse des Antennenkerns oder mit einem Winkelversatz, insbesondere von unter 10°, zu der ersten Achse des Antennenkerns führen. Der zweite Führungsabschnitt kann den Draht ansonsten im Wesentlichen entlang einer, insbesondere quer zur ersten Achse verlaufenden, zweiten Achse des Antennenkerns führen. Die Führungsabschnitte könnten auf diese Weise nach kerninnenseitig oder kernaußenseitig geneigt im Wesentlichen entlang oder mit einem Winkelversatz zu einer Achse des Antennenkerns verlaufen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Antennenkern eine im Wesentlichen würfelförmige Geometrie aufweist. Mit einem Antennenkern einer im Wesentlichen würfelförmigen Geometrie kann auf einfache Art und Weise eine isotrope 3D-Antenne erzielt werden. Die Spulenbereiche des Antennenkerns können in ihren Abmessungen im Wesentlichen gleich ausgebildet sein. Vorteilhafterweise gleichen sich die drei Spulenwicklungen, insbesondere im Wesentlichen in ihren Abmessungen, ihren Wicklungszahlen und/oder dem Querschnitt des verwendeten elektrisch leitenden Drahtes. Auf diese Weise können die drei Spulenwicklungen eine isotrope 3D-Spule bereitstellen. In Kombination mit dem im wesentlichen würfelförmigen Antennenkern kann die 3D-Antenne isotrop ausgebildet sein. Die Spulenwicklungen gleichen sich insbesondere dann im Wesentlichen, wenn im Vergleich zwischen ihnen nur Abweichungen vorhanden sind, welche zur Erzeugung einer isotropen 3D-Spule und/oder einer isotropen 3D-Antenne dienen.
  • Besonders bevorzugt weist der Antennenkern entgratete Kanten, insbesondere in den Spulenbereichen, auf. Entgratete Kanten, welche auch als gebrochene Kanten bezeichnet werden, ermöglichen einen weniger scharfkantigen Übergang zwischen Seitenflächen des Antennenkerns. Entgratete Kanten können im Vergleich zu scharfen, d. h. im Wesentlichen rechtwinkligen, Kanten weniger beschädigungsempfindlich sein. Durch eine oder mehrere entgratete Kanten des Antennenkerns können mechanische Beanspruchungen des Drahtes reduziert werden. Insbesondere scharfkantige Anwicklungen des Drahtes können vermieden werden. Die entgratete Kante kann abgerundet ausgebildet sein oder eine Fase aufweisen.
  • In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Vorsprünge, insbesondere Kernfüße, die Spulenbereiche in mindestens einer Richtung begrenzen. Die Spulenbereiche können entlang der Umfangsrichtungen des Antennenkerns verlaufen. Jeder der Spulenbereiche kann auf einfache Weise entlang einer quer zu der jeweiligen Umfangsrichtung verlaufenden Richtung durch einen Vorsprung begrenzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Vorsprüngen um Kernfüße, welche einen Teil der Unterseite des Antennenkerns bilden. Diese Antennenfüße können auf besonders einfache Art und Weise einen parallel zur Unterseite verlaufenden Spulenbereich begrenzen. Hierzu können die Kernfüße als parallel zur Unterseite verlaufende Vorsprünge ausgebildet sein. Die Unterseite des Antennenkerns kann durch die Kernfüße eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die ihr diametral gegenüberliegende Oberseite des Antennenkerns.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Anwickelstellen an den Vorsprüngen angeordnet sind. Die Anwickelstellen können auf diese Weise eine besonders hervorstehende Position einnehmen. Ein einfaches Anwickeln des Drahtes kann an den hervorstehenden Anwickelstellen ermöglicht werden. Die Anwicklungen auf den Anwickelstellen könne auf diese Weise Kontaktstellen auf der Unterseite der 3D-Antenne bilden, beispielsweise um einen Kontakt zu einer Leiterplatte herstellen zu können.
  • Besonders bevorzugt ist mindestens einer der Spulenbereiche nach Art eines Spulenkanals ausgebildet. Ein als Spulenkanal ausgebildeter Spulenbereich kann eine Spulenwicklung entlang des Umfangs des Antennenkerns führen. Durch das Führen der Spulenwicklung im Spulenkanal kann ein Verrutschen der Spulenwicklung auf dem Antennenkern vermieden werden. In diesem Zusammenhang hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zwei Spulenbereiche je nach Art eines Spulenkanals ausgebildet sind. Ein dritter Spulenbereich kann lediglich entlang einer Richtung, insbesondere durch Vorsprünge, begrenzt sein.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Spulenkanal durch mindestens eine Kanalausnehmung des Antennenkerns, insbesondere zwischen Kantenpfosten und/oder Kernfüßen, gebildet ist. Eine Kanalausnehmung kann auf einfache Art und Weise einen Abschnitt des Spulenkanals bilden. Die Kanalausnehmung kann so tief sein, dass sie die Spulenwicklung ganz aufnehmen kann, insbesondere eine ein- oder mehrlagig Spulenwicklung. Hierzu kann die Kanalausnehmung im Bereich des Durchmessers oder eines vielfachen des Durchmessers des verwendeten Drahtes liegen. Eine Kanalausnehmung kann nach Art einer die Spulenwicklung in ihrer gesamten Breite aufnehmenden Nut ausgebildet sein. Auf jeder Seite des Antennenkerns kann eine oder mehrere Kanalausnehmungen vorgesehen sein, welche zusammen den Spulenkanal des Spulenbereichs bilden. Eine Kanalausnehmung kann auf besonders einfache Art und Weise zwischen Kantenpfosten und/oder Kernfüßen ausgebildet werden. Sowohl Kantenpfosten als auch Kernfüße können gegenüber den übrigen Oberflächenbereichen des Antennenkerns hervorragen, so dass sich auf einer Seite des Antennenkerns, welche mindestens zwei Kantenpfosten, mindestens zwei Kernfüße oder mindestens einen Kantenpfosten und einen Kernfuß aufweist, auf einfache Art und Weise eine Kanalausnehmung zwischen diesen bilden lässt. Kantenpfosten können entlang einer Kante des Antennenkerns verlaufende Wandstärkenvergrößerungen sein. Ein Kantenpfosten kann durch entlang einer Kante aneinander angrenzende Vorsprünge auf den sich die Kante teilenden Seiten des Antennenkerns gebildet werden. Mit einem Kantenpfosten kann die Stabilität des Antennenkerns gesteigert werden.
  • Vorteilhafterweise mündet der Kantenpfosten in einen Kernfuß des Antennenkerns.
  • In vorteilhafter Weise besteht der Antennenkern aus einem hochpermeablen und/oder weichmagnetischen Material. Durch den Antennenkern kann das Magnetfeld der Spulenwicklung auf einfache Weise verstärkt werden. Hystereseverluste und Wirbelstromverluste können durch die Verwendung eines weichmagnetischen Materials auf einfache Weise geringgehalten werden. Der Antennenkern kann aus einem Ferrit-Kunststoff-Gemisch bestehen.
  • In vorteilhafter Weise ist der Antennenkern aus, insbesondere gesintertem, Ferrit gefertigt. Mit Ferrit kann eine hohe Permeabilität des Materials des Antennenkerns erzielt werden, welche durch die Verwendung gesintertem Ferrits zusätzlich gesteigert wird. Durch die Verwendung eines gesinterten Ferrits kann die Permeabilität des Antennenkerns zusätzlich gesteigert werden. Vorzugsweise besteht der gesamte Antennenkern aus gesintertem Ferrit.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens eine Anwicklung metallisiert ist, insbesondere an der Unterseite des Antennenkerns. Die metallisierte Anwicklung kann zur Kontaktierung der 3D-Antenne beim Einbau genutzt werden. Vorzugsweise ist die Anwicklung verzinnt. Der Draht der Anwicklung kann vor der Metallisierung bereichsweise, beispielsweise mechanisch oder mittels eines Lasers, oder während der Metallisierung chemisch und/oder unter Temperatureinwirkung abisoliert werden. Vorzugsweise sind alle Anwicklungen einer Spulenwicklung, insbesondere alle Anwicklungen der 3D-Antenne metallisiert. Eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Drahtschleifen der Anwicklung kann erzielt werden. Das Drahtende und/oder der Drahtanfang kann zusammen mit der Anwicklung metallisiert sein. Eine an der Unterseite des Antennenkerns metallisierte Anwicklung ermöglicht auf einfache Art und Weise einen Einbau der 3D-Antenne nach Art eines SMD-Bauteils. Zur Erhöhung der Stabilität der 3D-Antenne auf einer Leiterplatte kann zusätzlich zu einem Anlöten der metallisierten Anwicklung eine Klebeverbindung zwischen der 3D-Antenne und der Leiterplatte hergestellt werden. Die Anwicklung kann vollumfänglich, d. h. um die Anwickelstelle umfänglich verlaufend, metallisiert sein. Der Draht der Anwicklung kann auf der von der Anwickelstelle abgewandten, d. h. der nicht an der Anwickelstelle anliegenden, Seite metallisiert sein. Gleichwohl kann der Draht auch auf der der Anwickelstelle zugewandten Seite metallisiert sein. Bei einer bereits vor dem Durchtrennen erfolgenden Metallisierung kann zudem zu einer verbesserten Stabilität der Drahtschleifen während des Durchtrennens beitragen. Insbesondere bei der Verwendung eines dünnen Drahtes, d. h. mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 300 µm und weniger, kann die durch die Metallisierung erzielte Stabilitätsverbesserung einem unbeabsichtigten Abreißen des Drahtes, insbesondere während des Durchtrennens, entgegenwirken.
  • Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass der Draht an einteilig mit dem Antennenkern ausgebildeten Anwickelstellen angewickelt wird. Durch das Anwickeln wird eine Befestigung des Drahtes an dem Antennenkern hergestellt, ohne dass ein Fügemittel zwischen dem Draht und der Anwickelstelle, wie ein Kleber oder ein Lot, zur Befestigung verwendet wird. Gleichwohl kann zur zusätzlichen Sicherung der Anwicklung ein Fügemittel zwischen dem Draht und der Anwickelstelle genutzt werden. Der zunächst an eine Anwickelstelle angewickelte Draht wird zum Wickeln der Spulenwicklungen direkt auf den Antennenkern gewickelt. Anschließend kann der Draht an einer weiteren Anwickelstelle angewickelt werden. Auf den Einsatz eines gesonderten Stützkörpers kann verzichtet werden.
  • Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen 3D-Antenne beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination auch bei dem Verfahren zur Anwendung kommen. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits beschrieben wurden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Antennenkern mittels eines Spritzverfahrens hergestellt. Auf eine mechanische Nachbearbeitung, insbesondre zum Entgraten von Kanten, kann verzichtet werden. Die Herstellung kann auf diese Weise kostengünstiger erfolgen.
  • Vorzugsweise wird der Antennenkern beim Wickeln des Drahtes mittels einer Zentrierhilfe, insbesondere einer diagonalen und/oder an der Unterseite des Antennenkerns angeordneten Zentriernut, in einer Wickelvorrichtung gehalten. Die Wickelvorrichtung kann eine Wickelmaschine oder ein Wickelroboter sein. Durch das Halten des Antennenkerns mittels der Zentrierhilfe kann ein zuverlässiges und genaues Wickeln des Drahtes auf den Antennenkern sichergestellt werden. Der Antennenkern kann mittels der Zentrierhilfe während des Wickelvorgangs einer oder mehrere gesamter Antennenwicklungen oder nur während des Wickelns eines Teils einer Antennenwicklung, wie beispielsweise einer oder mehrerer Anwicklungen, einer oder mehrerer Übergangswicklungen und/oder der Spulenwicklung, in der Wickelvorrichtung gehalten werden.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein Drahtanfang beim Anwickeln in einer Aufnahmenut durch die Anwicklung und/oder die Übergangswicklung festgeklemmt wird. Durch das Festklemmen, bei welchem insbesondere der die Anwicklung und/oder die Übergangswicklung bildende Bereich des Drahtes über den Drahtanfang gewickelt wird, kann der Drahtanfang auf einfache Art und Weise in der Aufnahmenut fixiert werden. Ein Lösen des Drahtanfangs kann auf diese Weise verhindert werden. Bevorzugt kann es sich bei der Anwicklung und/oder der Übergangswicklung um Teile der Antennenwicklung handeln, welche durch den dem Drahtanfang zugeordneten Draht gebildet werden.
  • Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wickelvorrichtung beim Wickeln mindestens einer der Antennenwicklungen in eine Einkerbung an einer Ecke des Antennenkerns eingreift. Durch das Eingreifen in die Einkerbung kann das Wickeln des Drahtes besonders nahe an der Oberfläche des Antennenkerns erfolgen. Die Präzision beim Wickeln der Antennenwicklung kann gesteigert werden.
  • Es ist möglich, dass die Wickelvorrichtung den Draht mindestens einer Übergangswicklung über einen Führungsbereich zum Spulenbereich führt. Durch das Führen des Drahtes der Übergangswicklung über den Führungsbereich des Antennenkerns kann der Draht in seiner Lage während des Wickelns stabilisiert werden. Ein Verrutschen des Drahtes während des Wickelns der Spulenwicklung um den Spulenbereich des Antennenkerns kann verhindert werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wickelvorrichtung die Spulenwicklung über die im Führungsbereich geführte Übergangswicklung wickelt. Die Übergangswicklung kann durch die Spulenwicklung auf diese Weise weiter fixiert werden, so dass nach Abschluss des Aufwickelns keine ungewollte Verschiebung der Übergangswicklung auf dem Antennenkern erfolgt.
  • Vorzugsweise wird der um die Anwickelstelle gewickelte Draht der Anwicklung durchtrennt. Der Draht kann derart durchtrennt werden, insbesondere durchschnitten oder durchstanzt, dass neben einem Drahtanfang und einem Drahtende des die Wicklung bildenden Drahtes zusätzliche Drahtöffnungen entstehen, an denen der Draht durchtrennt ist. Der Draht kann nach dem Durchtrennen aus mehreren Drahtstücken bestehen, welche insbesondere in der Anwicklung mehrere offene Drahtschleifen bilden. Auf diese Weise kann eine Anwicklung nach Art einer geöffneten Anwicklung hergestellt werden. Im Vergleich zu einer 3D-Antenne mit geschlossener Anwicklung können elektrische Wirbelstromverluste und die Effekte einer induktiven Kopplung verringert oder verhindert werden. Durch das Durchtrennen kann die Güte der 3D-Antenne verbessert werden.
  • Vorzugsweise wird der Antennenkern beim Durchtrennen des Drahtes mittels einer Zentrierhilfe, insbesondere einer diagonalen und/oder an der Unterseite des Antennenkerns angeordneten Zentriernut, gehalten. Ein positionsgenaues und reproduzierbares Zusammenwirken eines Trennwerkzeugs mit der Anwickelstelle kann auf einfache Weise erzielt werden.
  • In vorteilhafter Weise wird die Anwicklung nach Fertigstellung einer oder sämtlicher Wicklungen der 3D-Antenne durchtrennt. Auf diese Weise kann der Wickelvorgang der Wicklung zunächst durchgeführt werden. Insbesondere bei der Verwendung einer Wickelvorrichtung, wie einer Wickelmaschine oder einem Wickelroboter, kann zuerst der Wicklungsprozess mit der Wickelvorrichtung abgeschlossen werden, bevor in einem weiteren Herstellungsschritt die Anwicklung durchtrennt wird. Das Durchtrennen der Anwicklung kann mittels einer zur Wickelvorrichtung gesonderten Trennvorrichtung erfolgen. Gleichwohl kann ein Trennwerkzeug mit Durchtrennen der Anwicklung Teil der Wickelvorrichtung sein.
  • Bevorzugt wird der um die Anwickelstelle gewickelte Draht der Anwicklung, insbesondere vollumfänglich oder nur an der Unterseite des Antennenkerns, metallisiert. Über die Metallisierung kann eine elektrische Verbindung beim Einbau der 3D-Antenne erzeugbar sein. Die 3D-Antenne kann durch das Metallisieren zum Einbau mittels eines Lötverfahrens vorbereitet sein. Der Draht kann im Bereich der Anwicklung, insbesondere bereichsweise, abisoliert werden. Die Abisolierung des Drahtes kann mechanisch mittels eines Lasers über Temperatureinwirkung und/oder mittels eines chemischen Flussmittels erfolgen. Eine sich, insbesondere vollumfängliche, um die Anwickelstelle herum erstreckende Metallisierung des Drahtes kann mit einem Lötbad, in welchem die Anwickelstelle mit dem darum gewickelten Draht eingetaucht wird, realisiert werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der um die Anwickelstelle gewickelte Draht der Anwicklung im Anschluss an die Metallisierung durchtrennt wird. Die Durchtrennung kann unmittelbar im Anschluss an die Metallisierung oder nach einem oder mehreren weiteren Bearbeitungsschritten während der Herstellung der 3D-Antenne erfolgen. Insbesondere bei einem dünnen Draht, d. h. mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 300 µm und weniger, wirkt sich eine vor dem Durchtrennen erfolgende vollumfängliche Metallisierung stabilisierend auf den Draht aus. Die Drahtschleifen der Anwicklung können durch die Metallisierung miteinander verbundenen werden, so dass, insbesondere ein dünner Draht nicht nach dem Durchtrenne an einem Trennwerkzeug hängen bleibt und beim weiteren Bewegen des Trennwerkzeugs nach dem Durchtrennen unbeabsichtigt verformt wird. Der Durchtrennprozess kann auf diese Wiese besser beherrscht werden.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der ab der Anwickelstelle durchtrennte Draht vercrimpt wird. Das zum Vercrimpen genutzte Crimpwerkzeug kann im Wesentlichen eine zur Innenkontur der Anwickelausnehmung komplementäre Außenkontur aufweisen. Zusätzlich kann zwischen dem Crimpwerkzeug und der Anwickelausnehmung ein Freiraum für die Aufnahme des Drahtes während des Vercrimpens vorgesehen sein. Durch das Vercrimpen kann der Draht an der Anwicklung gesichert werden. Der Draht kann nach dem Durchtrennen oder gleichzeitig zum Durchtrennen vercrimpt werden.
  • Ferner kann der Draht der Anwicklung zum Durchtrennen in eine Anwickelausnehmung gedrückt werden. Beim Eindrücken in die Anwickelausnehmung kann der Draht durch ein Trennwerkzeug durchschnitten oder durchstanzt werden. Das Trennwerkzeug kann hierzu nach Art eines Stempels mit der Anwickelausnehmung nach Art einer Matrize zusammenwirken. Vorteilhafterweise wird der Draht während des Durchtrennens zugleich gecrimpt, insbesondere in die Anwickelausnehmung hineingebogen. Der Drahtanfang oder das Drahtende kann zusammen mit den durch das Durchtrennen entstehenden Drahtöffnungen auf einfache Weise in der Anwickelausnehmung befestigt werden. Vorzugsweise wird das Durchtrennen und zeitgleiche Crimpen des Drahtes durch ein kombiniertes Trenn- und Crimpwerkzeug erzielt, welches Teil einer Wickelvorrichtung sein kann.
  • Besonders bevorzugt wird zum Durchtrennen des um die Anwickelstelle gewickelten Drahtes ein an die Anwickelausnehmung angepasstes Trennwerkzeug verwendet. Die Außenkontur des Trennwerkzeugs kann im Wesentlichen komplementär zur Innenkontur der Anwickelausnehmung ausgebildet sein. Das Trennwerkzeug kann zum Durchtrennen zusätzlich eine Schneidkante aufweisen, welche zum Durchtrennen in die Anwickelausnehmung eintritt. Das Trennwerkzeug und die Anwickelausnehmung können wie zwei Formen eines Gesenks zusammenwirken. In vorteilhafter Weise kann das Trennwerkzeug nach Art eines kombinierten Trenn- und Crimpwerkzeugs ausgebildet sein.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile einer erfindungsgemäßen 3D-Antenne sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen 3D-Antenne soll nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung exemplarisch erläutert werden. Darin zeigt:
    • 1a bis 1e unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform eines Antennenkerns einer erfindungsgemäßen 3D-Antenne,
    • 2 eine perspektivische Ansicht des Antennenkerns im Bereich einer Einkerbung,
    • 3 eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf den Antennenkern gemäß 1,
    • 4 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf den Antennenkern gemäß 1,
    • 5a bis 5e Ansichten einer erfindungsgemäßen 3D-Antenne mit einem Antennenkern gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • 6 eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf den Antennenkern gemäß 5,
    • 7 ein perspektivischer Ausschnitt der 3D-Antenne gemäß 5 im Bereich einer Einkerbung mit ausgeblendeter Spulenwicklung,
    • 8a und 8b Ansichten der 3D-Antenne gemäß 5 im Bereich der Einkerbung mit teilweiser Spulenwicklung,
    • 9 eine perspektivische Ansicht der 3D-Antenne gemäß 5 im Bereich von Anwickelstellen und
    • 10 eine perspektivische Ansicht der Anwickelstellen gemäß 9 aus einer Perspektive von schräg unten.
  • Erfindungsgemäße 3D-Antennen 100 werden zum Empfangen und/oder Senden von elektromagnetischen Signalen in diversen Geräten, insbesondere im Mobilfunkbereich, verwendet. Zu diesem Zweck weisen solche 3D-Antennen 100 drei im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnete Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 aus elektrisch leitendem Draht 111, 112, 113 auf, welche um einen ferromagnetischen Antennenkern 1 gewickelt sind.
  • In 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform eines Antennenkerns 1 für eine derartige erfindungsgemäße 3D-Antenne 100 gezeigt. Um die einzelnen Merkmale des Antennenkerns 1 besser erkennen zu können, sind in diesen Figuren zunächst noch keine Antennenwicklungen 101, 102, 103 dargestellt.
  • 1 zeigt den im Wesentlichen würfelförmigen Antennenkern 1 aus unterschiedlichen Perspektiven entlang der x-Achse X, y-Achse Y sowie z-Achse Z des Antennenkerns 1. 1a zeigt hierbei eine Sicht auf eine Außenseite 1.3 des Antennenkerns 1 entlang der y-Achse Y. Gegenüber 1a ist die 1b um 90° um die x-Achse X gedreht und zeigt die Oberseite 1.1 des Antennenkerns 1. Gegenüber der 1a ist der Antennenkern 1 in 1c um 90° um die z-Achse Z gedreht, so dass diese die Außenseite 1.3 des Antennenkerns 1 entlang der z-Achse Z zeigt. Ausgehend von 1c ist der Antennenkern 1 für die Ansicht gemäß 1d erneut um 90° um die z-Achse Z gedreht, so dass in dieser die zur 1a entlang der y-Achse Y gegenüberliegende Außenseite 1.3 des Antennenkerns 1 gezeigt ist. Ausgehend der Darstellung in 1c ist der Antennenkern 1 in der Ansicht gemäß 1e um 90° um die y-Achse Y gedreht, so dass in 1e die Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 gezeigt wird.
  • Im unterseitigen Randbereich der Außenseiten 1.3 weist der Antennenkern 1 Anwickelstellen 11 auf, an welche der Drähte 111, 112, 113, aus welchen die Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 bestehen, zur Befestigung angewickelt werden können. Die Anwickelstellen 11 sind einteilig mit dem Antennenkern 1 ausgebildet. Auf die Verwendung von zusätzlichen Stützkörpern, Rahmen oder Platinen zur Befestigung des Drahtes 111, 112, 113 kann so verzichtet werden. Die Anwickelstellen 11 sind zapfenförmig ausgebildet, wobei sie entlang einer der Achsen X, Y von den Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1 hervorragen.
  • Die Anwickelstellen 11 des Antennenkerns 1 werden durch zwei Anwickelstellentypen 11a, 11b leicht unterschiedlicher Geometrie gebildet. Ein erster Anwickelstellentyp 11a verjüngt sich entlang der vom Antennenkern 1 wegweisenden Richtung entlang einer Längsachse LA1 der Anwickelstelle 11, wie dies insbesondere in 1b zu erkennen ist. Dieser Anwickelstellentyp 11a weist einen an seinem Endbereich verlaufende und ihn nach antennenkernaußenseitig hin abschließenden Falz 11.3 auf. Dieser Anwickelstellentyp 11a eignet sich insbesondere zum Anwickeln des sich an den Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 anschließenden Bereichs des Drahtes 111, 112, 113.
  • Der zweite Anwickelstellentyp 11b weitet sich hingegen entlang einer Längsachse LA2 der Anwickelstelle 11 in vom Antennenkern 1 wegweisender Richtung auf, wie dies ebenfalls in 1b zu erkennen ist. Bei diesem Anwickelstellentyp 11b ist es nicht erforderlich, einen Falz 11.3 vorzusehen, gleichwohl kann auch dieser Anwickelstellentyp 11b einen derartigen Falz 11.3 aufweisen.
  • Die Anwickelstellen 11 sind entlang des Umfangs des Antennenkerns 1 verteilt und in einer gemeinsamen Ebene nach Art eines Zapfenkranzes angeordnet. Um ein besonders einfaches Anwickeln des Drahtes 111, 112, 113 an den Anwickelstellen 11 zu ermöglichen, stellen die entlang der x-Achse X bzw. der y-Achse Y nach antennenaußen gerichteten Anwickelstellen 11 die am weitesten außenliegenden Teile des Antennenkerns 1 dar. Hierzu sind die Anwickelstellen 11 auf Kernfüßen 10 angeordnet. Die als Vorsprünge ausgebildeten Kernfüße 10 sind an den Ecken der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 angeordnet und bilden sowohl Vorsprünge der Unterseite 1.2 als auch der jeweiligen an diesen Ecken angrenzenden Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1.
  • Um den Draht 111, 112, 113 beim Anwickeln aufzunehmen, weisen die Anwickelstellen 11 entlang ihres Umfangs verlaufende Umfangsnuten 11.2 auf. Beim Anwickelstellentyp 11a wird diese Umfangsnut 11.2 einseitig durch den Falz 11.3 und auf der anderen Seite durch den Kernfuß 10 begrenzt. Auf diese Weise ergibt sich eine im Wesentlichen rechteckige Umfangsnut 11.2.
  • Beim Anwickelstellentyp 11b wird die Umfangsnut 11.2 ebenfalls einseitig durch den Kernfuß 10 begrenzt. Die übrige Begrenzung der Umfangsnut 11.2 ergibt sich durch die sich nach außen hin aufweitende Form der Anwickelstelle 11. Auf diese Weise wird eine Umfangsnut 11.2 mit im Wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt erzielt.
  • Die nach antennenkernaußenseitig weisenden Anwickelstellen 11 weisen einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt entlang der Umfangsnut 11.2 und quer zu ihren Längsachsen LA1, LA2 auf. Mit ihrem U-förmigen Querschnitt umgibt die Anwickelstelle 11 eine aussparungsförmige Anwickelausnehmung 11.1. In dieser Anwickelausnehmung 11.1 ist der an die Anwickelstelle 11 angewickelte Draht 111, 112, 113 eingepresst. Die Anwickelausnehmung 11.1 fungiert auf diese Weise als Falle für den Draht 111, 112, 113. Dies führt zu einer sichereren Befestigung des Drahts 111, 112, 113 am Antennenkern 1.
  • Der Antennenkern 1 weist neben den Kernfüßen 10 zudem entlang der Kanten 1.5 aneinander angrenzender Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1 weitere Vorsprünge nach Art von Kantenpfosten 3 auf. Diese Kantenpfosten 3 verlaufen entlang der parallel zur z-Achse Z verlaufenden Kanten des Antennenkerns 1. Die Kantenpfosten 3 dienen der Stabilisierung des als Hohlkern ausgebildeten Antennenkerns 1.
  • In Richtung der Unterseite 1.2 münden die Kantenpfosten 3 in den Kernfü-ßen 10. Ausgehend von den Kantenpfosten 3 weisen die Kernfüße 10 größere Abmessungen auf, so dass die Kernfüße 10 gegenüber den Kantenpfosten 3 einen Vorsprung darstellen.
  • Wie auch in den 3 und 4 zu erkennen ist, ist der Antennenkern 1 als Hohlkern mit an der Oberseite 1.1 und Unterseite 1.2 offenen Flächen ausgebildet. Zur Stabilisierung des Antennenkerns 1 weist dieser einen zwischen der Oberseite 1.1 und der Unterseite 1.2 angeordneten Stabilisierungsboden 2, welcher parallel zur Oberseite 1.1 und der Unterseite 1.2 verläuft, auf. Dieser Stabilisierungsboden 2 ist mittig in dem Antennenkern 1, d. h. im halben Abstand zwischen Oberseite 1.1 und der Unterseite 1.2, angeordneten. Der Stabilisierungsboden 2 trägt zur Steifigkeit der Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1 gegen nach antennenkerninnenseitig gerichtete Deformationen bei.
  • Die 1b und 1e ermöglichen durch die offene Oberseite 1.1 bzw. Unterseite 1.2 einen Blick auf das Innere des Antennenkerns 1. Zwischen den Außenseiten 1.3 und den Innenseiten 1.4 weist der Antennenkern 1 eine minimale Wandstärke S im Bereich von 1 bis 3 mm, insbesondere von 1,5 mm auf. Zur Stabilisierung des Antennenkerns 1 in Bereichen, in welchen beispielsweise auf den Außenseiten 1.3 Ausnehmungen oder Einkerbungen 6 vorhanden sind, weist die Innenseite 1.4 einen nach antennenkerninnen gerichteten Innenvorsprung 8 auf. Mit diesem Innenvorsprung 8 nach Art eines Versatzes nach antennenkerninnenseitig wird eine minimale Wandstärke S sichergestellt oder beibehalten.
  • Neben den Kernfüßen 10 und den Kantenpfosten 3 weist der Antennenkern 1 mehrere Spulenbereiche 4, 5, 9 auf. Auf diese Spulenbereiche 4, 5, 9 werden die Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 aufgewickelt und so durch die Spulenbereiche 4, 5, 9 aufgenommen.
  • Der entlang der z-Achse Z verlaufende Spulenbereich 9 wird einseitig in Richtung der Unterseite 1.2 durch die Kernfüße 10 begrenzt. In Richtung der Oberseite 1.1 verläuft der Spulenbereich 9 von den Kernfüßen 10 bis zu einem Führungsbereich 7, welcher untenstehend näher beschrieben wird.
  • Die beiden anderen Spulenbereiche 4, 5 sind nach Art von Spulenkanälen ausgebildet. Diese spulenkanalartigen Spulenbereiche 4, 5 setzen sich aus mehreren Kanalausnehmungen 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3 zusammen. Bei diesen Kanalausnehmungen 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3 handelt es sich um tiefer gelegene Bereiche der Oberseite 1.1, der Unterseite 1.2 und/oder der Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1. Diese Kanalausnehmungen 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3 werden zu ihren Seiten hin begrenzt und bilden auf diese Weise einen Kanal aus, entlang welchen der Draht 111, 112, 113 beim Aufwickeln der Spulenwicklungen 101.2, 102.2 geführt werden kann.
  • Die entlang der z-Achse Z des Antennenkerns 1 verlaufenden Kanalausnehmungen 4.3, 5.3 sind zwischen den Kantenpfosten 3 sowie den Kernfüße 10 ausgebildet, welche die Kanalausnehmungen 4.2 und 5.2 entlang der x-Achse X bzw. der y-Achse Y begrenzen. Der als Hohlkern ausgebildete Antennenkern 1 weist in diesen Kanalausnehmungen 4.3, 5.3 jeweils eine minimale Wandstärke S im Bereich von 1 bis 3 mm auf.
  • Auf der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 befinden sich zwischen zwei benachbarten Kanalfüßen 10 jeweils eine weitere Kanalausnehmung 4.2, 5.2. In diesen Kanalausnehmungen 4.2, 5.2 kann die Spulenwicklung 101.2, 102.2 entlang der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 geführt werden.
  • Entsprechende Kanalausnehmungen 4.1, 5.1 finden sich auch auf der Oberseite 1.1 des Antennenkerns 1 wieder. Diese Kanalausnehmungen 4.1, 5.1 erstrecken sich zwischen zwei benachbarten Kantenpfosten 3. Durch zwei zueinander fluchtende Kanalausnehmungen 4.1 bzw. 5.1 kann die Spulenwicklung 101.2 bzw. 102.2 entlang der Oberseite 1.1 des Antennenkerns 1 geführt werden.
  • Die Kanalausnehmungen 4.1, 4.2, 4.3 sowie die Kanalausnehmungen 5.1, 5.2, 5.3 bilden zusammen jeweils einen Spulenbereich 4 bzw. 5, welcher sich umfangsseitig um den Antennenkern 1 erstreckt. Die Spulenbereiche 4 und 5 verlaufen im Wesentlichen orthogonal zueinander, so dass die Spulenwicklungen 101.2, 102.2 ebenfalls im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet werden.
  • Die orthogonalen Spulenwicklungen 101.2, 102.2 überkreuzen sich beim Führen durch die beiden Spulenbereiche 4, 5 auf der Oberseite 1.1 sowie der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1. Ein gegenseitiges Hindurchtreten der Spulenwicklungen 101.2 und 102.2 ist jedoch fabrikationstechnisch als auch für den späteren Betrieb nicht gewünscht. Aus diesem Grunde sind die Spulenbereiche 4, 5 derart ausgebildet, dass sie die Spulenwicklungen 101.2, 102.2 mit einem axialen Versatz entlang der z-Achse Z zueinander entlang der Oberseite 1.1 und der Unterseite 1.2 führen. Wie insbesondere in den 1a, 1c und 1d zu erkennen ist, sind die Kanalausnehmungen 5.1 und 5.2 zu diesem Zwecke weniger tief ausgebildet als die Kanalausnehmungen 4.1 und 4.2. Auf diese Weise wird die Spulenwicklung 101.2, die als erste der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 um den Antennenkern 1 gewickelt wird, entlang der Kanalausnehmungen 4.1 und 4.2 näher am Zentrum des Antennenkerns 1 geführt. Die in den Kanalausnehmungen 5.1, 5.2 geführte Spulenwicklung 102.2, welche erst im Anschluss an die Spulenwicklung 101.2 und den Antennenkern 1 gewickelt wird, wird auf diese Weise entlang der z-Achse Z gesehen über die Spulenwicklung 101.2 gewickelt. Durch die im Vergleich zu den Kanalausnehmungen 4.1 und 4.2 weniger tiefen Kanalausnehmungen 5.1 und 5.2 wird die Spulenwicklung 102.2 dennoch durch Kanalausnehmungen 5.1 und 5.2 des Antennenkerns 1 abgestützt, so dass die Spulenwicklung 102.2 keine Kraft auf die entlang der z-Achse Z antennenkernseitig unter ihr befindliche Spulenwicklung 101.2 ausübt. Der Tiefenunterschied der Kanalausnehmungen 5.1, 5.2 zu den Kanalausnehmungen 4.1 und 4.2 liegt im Bereich des Durchmessers des verwendeten Drahtes 111, so dass trotz dieses Unterschiedes der Spulenbereiche 4, 5 die Spulenwicklungen 101.2 und 102.2 im Wesentlichen gleich ausgebildet sein können.
  • Um den Draht 111, 112, 113 beim Wickeln auf den Antennenkern 1 vor Beschädigungen zu schützen bzw. zu bewahren, sind die Kanten 1.5 des Antennenkerns 1 entgratet. Insbesondere in den Spulenbereichen 4, 5, 9, in welchen der Draht 111, 112, 113 der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 über Kanten 1.5 gewickelt wird, ist diese Entgratung in den Figuren als eine Fase oder eine Abrundung der Kanten 1.5 zu erkennen.
  • Neben den bereits beschriebenen Geometrien weist der Antennenkern 1 weitere fertigungsunterstützende Geometrien auf, welche insbesondere auch in den 1d, 1e bis 4 zu erkennen sind. Diese fertigungsunterstützenden Geometrien dienen der besseren Automatisierung bei der Herstellung der 3D-Antenne 100 und gestatten zugleich eine höhere Präzision in deren Herstellung.
  • Auf der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 finden sich drei Zentriernuten 15 wieder. Diese sind an der Unterseite 1.2 der Kernfüße 10 angeordnet und verlaufen von den Ecken der Unterseite 1.2 nach innen in Richtung Mitte der Unterseite 1.2. Zwei an diagonal gegenüberliegenden Ecken der Unterseite 1.2 angeordnete Zentriernuten 15 sind hierbei fluchtend zueinander ausgebildet, so dass diese zusammengenommen eine Diagonalnut bilden.
  • Da im Bereich zwischen den Kernfüßen 10 aufgrund der Ausgestaltung des Antennenkerns 1 als Hohlkerne mit einer geöffneten Unterseite 1.2 kein Material des Antennenkerns 1 vorhanden ist, kann diese diagonale Zentriernut 15 lediglich als abschnittsweise ausgebildete Diagonalnut ausgebildet sein.
  • Die Zentriernuten 15 sind derart ausgebildet, dass sie als Zentrierhilfe beim Wickeln des Drahtes 111, 112, 113 von einem Zentriermittel einer Wickelvorrichtung gehalten werden können. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass nicht sämtliche Zentriernuten 15 zugleich als Zentrierhilfe genutzt werden. So kann beispielsweise jeweils eine der Zentriernuten 15 mit einem entsprechenden Zentriermitteln zur Zentrierung des Antennenkerns 1 während des Wickelns eines einzelnen Drahtes 111, 112, 113 zusammenwirken. Auf diese Weise kann eine Zentriernut 15 zur Zentrierung beim Wickeln jeweils einer der insgesamt mindestens drei Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 dienen. Insbesondere zum Wickeln des Drahtes 113 können die Zentriernuten 215 den Spulenkern 7 an einer Position in der Eben der x-Achse X und y-Achse Y halten. Der Antennenkern 1 kann nach dem Wickeln jeweils einer der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 neu in der Wickelvorrichtung positioniert werden, wobei dann je eine andere Zentriernut 15 zur Zentrierung des Antennenkerns 1 genutzt wird und mit dem Zentriermittel zusammenwirkt.
  • Auf der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 sind mehrere Aufnahmenuten 12 vorgesehen, welche jeweils ein Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 aufnehmen können. Die Aufnahmenuten 12 sind unterseitig in die Kernfüße 10 eingebracht. Jede dieser Aufnahmenuten 12 ist einer Anwickelstelle 11 zugeordnet. Die Aufnahmenut 12 ist derart ausgerichtet, dass der Draht 111, 112, 113, dessen Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 von der Aufnahmenut 12 aufgenommen wird, in Richtung der ihr zugeordneten Anwickelstelle 11 geführt wird. Die Aufnahmenut 12 ist im Wesentlichen winklig zu einer in ihrer Nähe angeordneten Zentriernut 15 ausgerichtet.
  • Auf der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 sind zudem Führungsnuten 13 angeordnet, welche ebenfalls je einer Anwickelstelle 11 zugeordnet sind. Die Führungsnuten 13 sind unterseitig in die Kernfüße 10 eingebracht. Bei diesen der Führungsnut 13 zugeordneten Anwickelstellen 11 handelt es sich um jene Anwickelstellen 11, welchen auch eine Aufnahmenut 12 zugeordnet ist. Der Hälfte der Anwickelstellen 11 ist somit sowohl eine Führungsnut 13 als auch eine Aufnahmenut 12 zugeordnet. Mittels der Führungsnut 13 kann ein von der Anwickelstelle 11 kommender Draht 111, 112, 113 über den sich in der Aufnahmenut 12 befindlichen Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 zu dessen Fixierung geführt werden. Des Weiteren wird der Draht 111, 112, 113 in der Führungsnut 13 von der Anwickelstelle 11 in Richtung Spulenbereich 4, 5, 9 geführt. Ein Abrutschen des Drahtes 111, 112, 113 auf der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 wird so vermieden.
  • Den Anwickelstellen 11, welche weder eine Führungsnut 13 noch eine Aufnahmenut 12 zugeordnet ist, ist eine Führungsnut 14 an der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 zugeordnet. Die Führungsnuten 14 sind unterseitig in die Kernfüße 10 eingebracht. Diese Führungsnuten 14 dienen zur Führung des Drahtes 111, 112, 113 vom Spulenbereich 4, 5, 9 weg hin zu jeweiligen Anwickelstelle 11.
  • Die Führungsnuten 14 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel den Anwickelstellen 11 vom Anwickelstellentyp 11b zugeordnet, während die Führungsnuten 13 und die Aufnahmenuten 12 den Anwickelstellen 11 vom Anwickelstellentyp 11a zugeordnet sind.
  • Der Antennenkern 1 weist an einer Ecke einer der Kantenpfosten 3 eine Einkerbung 6 auf. Diese Einkerbung 6 dient dem Eingriff durch eine Wickelvorrichtung, um die parallel zur z-Achse Z verlaufende Spulenwicklung 103.2 beim Wickeln möglichst nahe entlang der Oberfläche des Spulenbereichs 9 führen zu können. Die Einkerbung 6 besteht im Wesentlichen aus zwei winklig zueinander angeordneten Flächen 6.1, 6.2. Die Fläche 6.1 verläuft entlang der z-Achse Z des Antennenkerns 1 von der Oberseite 1.1 in Richtung Unterseite 1.2 nach antennenkernaußenseitig geneigt. Auf diese Weise ist die Einkerbung 6 im oberen Bereich des Antennenkerns 1 tiefer als weiter in Richtung Unterseite 1.2. Die zweite Seite 6.2 der Einkerbung 6 ist gegenüber der ersten Seite 6.1 zusätzlich um die z-Achse Z verdreht. Die zweite Fläche 6.2 ist entlang der z-Achse Z kürzer als die erste Fläche 6.1, so dass die Einkerbung 6 entlang der z-Achse Z in Richtung der Unterseite 1.2 verjüngend ausgebildet ist.
  • In einem in Richtung der Unterseite 1.2 gelagerten Endbereich der Einkerbung 6 ist ein Führungsbereich 7 vorgesehen, welcher insbesondere in 2 bis 4 zu erkennen ist. Dieser Führungsbereich 7 unterteilt sich in mehrere Führungsabschnitte 7.1, 7.2, 7.3 und weist eine im Wesentlichen L-förmige oder hakenförmige Form auf. Der Führungsbereich 7 dient der Führung des Drahtes 113 von der Anwickelstelle 11 hin zum oberen Ende des Spulenbereichs 9, welcher durch den Führungsabschnitt 7.2 entlang der z-Achse Z in Richtung Oberseite 1.1 begrenzt wird. Die Führungsabschnitte 7.1, 7.2 des Führungsbereichs 7 weisen eine nach antennenkerninnenseitig gerichtete Neigung auf. Abgesehen von dieser antennenkerninnenseitigen Neigung verläuft der erste Führungsabschnitt 7.1 im Wesentlichen mit einem geringen Winkelversatz im Bereich von unter 10° entlang der z-Achse Z. Der zweite Führungsabschnitt 7.2 verläuft im Wesentlichen in einer zu der x-Achse X und der y-Achse Y parallelen x-y-Ebene. In dieser x-y-Ebene ist der zweite Führungsabschnitt 7.2 nach antennenkerninnenseitig geneigt.
  • Zur Entgratung der Kante zwischen den Führungsabschnitten 7.1, 7.2 weist der Führungsbereich 7 einen dritten, kurzen Führungsabschnitt 7.3 auf. Dieser Führungsabschnitt 7.3 ist im Wesentlichen nach Art einer Fase ausgebildet. Im Bereich dieses Führungsabschnittes 7.3 weist der Führungsbereich 7 zusätzlich eine Nase 7.4 auf, welche einen entlang des Führungsabschnitts 7.3 geführten Draht 113 vor einem Abrutschen schützt.
  • Vor dem Wickeln der Spulenwicklung 103.2 um den Spulenbereich 9 wird der Draht 113 entlang des Führungsbereichs 7 von der Anwickelstelle 11 zu dem Spulenbereich 9 geführt. Um den Draht 113 entlang des Führungsbereichs 7 zu führen, greift eine Wickelvorrichtung in die Einkerbung 6 ein, an dessen unteren Bereich der Führungsbereich 7 angrenzt.
  • 5a bis 5e zeigen eine 3D-Antenne 100 mit einem Antennenkern 1 einer weiteren Ausführungsform, welche, soweit folgend nicht anderes beschrieben, die gleichen konstruktiven und funktionalen Merkmale wie die erste Ausführungsform aufweist. Die jeweiligen Perspektiven der 5a bis 5e sowie die Orientierungen der Achsen X, Y, Z der 3D-Antenne 100 entsprechen jenen Perspektiven und Orientierungen der Achsen X, Y, Z, wie sie obenstehend bereits für den Antennenkern 1 in 1 beschrieben wurden.
  • Anders als bei dem in 1 gezeigten Antennenkern 1 ist der Antennenkern 1 in 5 mit elektrisch leitendem Draht 111, 112, 113 bewickelt, so dass hier eine gesamte 3D-Antenne 100 dargestellt wird. Die Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 bilden jeweils einen Teil einer Antennenwicklung 101, 102, 103, welche je eine Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1 in ihrem Anfangs- bzw. Endbereich aufweist. Zudem gehörten Übergangswicklungen 101.3, 102.3, 103.3 zur Verbindung der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 mit einer der Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 zu den Antennenwicklungen 101, 102, 103.
  • Bei der Herstellung der 3D-Atenne 100 wird zunächst ein erster Draht 111 an eine der Anwickelstellen 11 angewickelt, der Draht 111 mit einer Übergangswicklung 101.3 zum Spulenbereich 4 geführt, die Spulenwicklung 101.2 gewickelt, der Draht 111 mit einer weiteren Übergangswicklung 101.3 zu einer zweiten Anwickelstelle 11 geführt und anschließend an der zweiten Anwickelstelle 11 einer zweiten Anwicklung 101.1 angewickelt. Hieran anschließend erfolgt analog ein Anwickeln des zweiten Drahtes 112 an einer Anwickelstelle 11, indem eine erste Anwicklung 102.1 dieser Antennenwicklung 102 hergestellt wird, bevor dann ebenfalls die Spulenwicklung 102 gewickelt und der Draht 112 an eine weitere Anwickelstelle 11 angewickelt wird. Ebenso erfolgt auch das Anwickeln des dritten Drahtes 113 an einer Anwickelstelle 11 mit einer Anwicklung 103.1, anschließendem Wickeln der Spulenwicklung 103.2 und abschließendem Wickeln des Drahtes 113 an einer weiteren Anwickelstelle 11 mit einer Anwicklung 101.1.
  • Zum Herstellen dieser Antennenwicklungen 101, 102, 103 weist auch der Antennenkern 1 an seiner Unterseite 1.2 Zentriernuten 15 auf. Diese Zentriernuten 15 sind paarweise entlang der Diagonalen der Unterseite 1.2 fluchtend zueinander ausgerichtet, so dass jedes Zentriernuten-Paar eine unterbrochene, abschnittsweise Diagonalnut ausbildet. Die beiden jeweils eine diagonale Zentriernut 15 bildenden Paare sind im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet, so dass sie insgesamt eine Kreuznut zur Zentrierung des Antennenkerns 1 bilden.
  • Die Zentriernuten 15 werden, wie in 5e gezeigt, nicht durch den Draht 111, 112, 113 einer der Antennenwicklungen 101, 102, 103 überdeckt. Daher können die Zentriernuten 15 den Antennenkern 1 nicht nur während der Herstellung der Antennenwicklungen 101, 102, 103 zentrieren, sondern auch zur Zentrierung der gesamten 3D-Antenne 100 bei deren Einbau genutzt werden. Hierzu können die Zentriernuten 15 in entsprechende Zentriermitteln, beispielsweise Vorsprüngen einer Platine, auf welche die 3D-Atenne 100 verbaut werden soll, eingreifen.
  • In 5c ist eine der Übergangswicklungen 103.3 der Antennenwicklung 103 zu erkennen, welche sich von der Spulenwicklung 103.2 diagonal über eine der Außenseiten 1.3 des Antennenkerns 1 in Richtung der um eine Anwickelstelle 11 gewickelten Anwicklung 103.1 erstreckt. Die Antennenwicklung 103 weist eine weitere Übergangswicklung 103.3 auf, welche in der 5d jedoch weitgehend von der Spulenwicklung 103.2 verdeckt wird. Diese zweite Übergangswicklung 103.3 wird untenstehend im Zusammenhang mit 7 und 8 näher erläutert werden.
  • In 5e sind die entsprechenden Drahtanfänge 111.1, 112.1, 113.1 in den Aufnahmenuten 12 aufgenommen dargestellt, wie auch die Drähte 111, 112, 113 der Übergangswicklungen 101.3, 102.3, 103.3 in den Führungsnuten 13 und 14. Die Aufnahmenuten 12 und die Führungsnuten 13 und 14 sind analog zu denen in 1 dargestellten ausgebildet.
  • In 6 ist die Führung der Drähten 111, 112, 113 an der Unterseite 1.2 des Antennenkerns 1 und damit der Unterseite 1.2 der 3D-Antenne 100 genauer gezeigt. Wie zu erkennen ist, wird der Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 in der Aufnahmenut 12 aufgenommen. Der Draht 111, 112, 113 wird von dort aus in Richtung der Anwickelstelle 11 geführt und um deren Umfangsnut 11.2 gewickelt, um auf diese Weise die Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1 der Antennenwicklung 101, 102, 103 herzustellen. Der von der Anwickelstelle 11 kommende Draht 111, 112, 113 bildet anschließend eine Übergangswicklung 101.3, 102.3, 103.3 aus. Diese Übergangswicklung 101.3, 102.3, 103.3 wird über den in der Aufnahmenut 12 aufgenommenen Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 gewickelt und durch eine Führungsnut 13 in Richtung des Spulenbereichs 4, 5, 9 geführt. Durch diese Drahtführung der Übergangswicklung 101.3, 102.3, 103.3 wird der Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 zuverlässig in der Aufnahmenut 12 fixiert. Durch die Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1 sowie das Fixieren des Drahtanfangs 111.1, 112.1, 113.1 wird der Draht 111, 112, 113 zuverlässig am Antennenkern 1 befestigt.
  • Um beim Einbau der 3D-Atenne 100 eine elektrisch leitende Verbindung des Drahtes 111, 112, 113 und damit der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 mit einem Schaltkreis, in welchem die 3D-Atenne 100 eingebaut wird, herstellen zu können, kann der Draht 111, 112, 113 insbesondere an dem antennenunterseitigen Bereich der Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 metallisiert werden. Dies ist in den dargestellten Figuren aus Gründen der besseren Sichtbarkeit der Drahtführungen nicht gezeigt. Neben den Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 können auch die Drahtanfänge 111.1, 112.1, 113.1 sowie die an der Unterseite 1.2 befindlichen Bereiche der Übergangswicklungen 101.3, 102.3, 103.3 ebenfalls metallisiert werden.
  • Die Drahtführung im Bereich der Anwickelstellen 11, um welche die Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1, welche die Antennenwicklungen 101, 102, 103 herstellungstechnisch abschließen und erst nach der Fertigstellung der Spulenwicklungen 101.2, 102.2, 103.2 gewickelt werden, unterscheidet sich leicht von der Drahtführung im Bereich der Anwickelstellen 11, welche einer Aufnahmenut 12 für den Drahtanfang 111.1, 112.1, 113.1 zugeordnet ist. Eine derartige zum Abschluss der Antennenwicklung 101 gefertigte Anwicklung 101.1 ist im hinteren Bereich der in 6 perspektivisch dargestellten 3D-Antenne 100 gezeigt. Dort erfolgt die Drahtführung des Drahtes 111 der Übergangswicklung 101.3 an der Unterseite 1.2 lediglich in der Führungsnut 14 in Richtung der Anwicklung 101.1. Das Drahtende 111.2 wird dort nicht in einer Aufnahmenut 12 aufgenommen, sondern, wie in 6 nicht zu erkennen ist, von der Anwickelausnehmung 11.1 der Anwickelstelle 11 aufgenommen.
  • Während die Übergangswicklungen 101.3, 102.3 der entlang der x-Achse X bzw. y-Achse Y verlaufenden Antennenwicklungen 101, 102 vergleichsweise kurz ausfallen, weist die Antennenwicklung 103 eine im Vergleich längere Übergangswicklung 103.3 von der Anwicklung 103.1 an der der Aufnahmenut 12 zugeordneten Anwickelstelle 11 hin zu der um den Spulenbereich 9 gewickelten Spulenwicklung 103.2. Diese Übergangswicklung 103.3 verläuft teilweise unter der Spulenwicklung 103.2 der gleichen Antennenwicklung 103. Dies ist in 7 noch genauer dargestellt.
  • In 7 ist die Spulenwicklung 103.2 um den Spulenbereich 9 nicht dargestellt. Dies entspricht einem Zustand während der Herstellung der 3D-Antenne 100, bei welchem bereits die beiden Antennenwicklungen 101 und 102 vollständig auf den Antennenkern 1 gewickelt wurden, von der Antennenwicklung 103 jedoch zunächst nur die Anwicklung 103.1 um die Anwickelstelle 11 gewickelt und die Übergangswicklung 103.3 von dieser ersten Anwicklung 103.1 hin zum Spulenbereich 9 fertiggestellt wurde.
  • Wie zu erkennen ist, wird der Draht 113 in der Übergangswicklung 103.3 zunächst im Wesentlichen parallel zur z-Achse Z der 3D-Antenne 100 von der Unterseite 1.2 weggeführt. Der Draht 113 der Übergangswicklung 103.3 wird über den Führungsbereich 7 zum Spulenbereich 9 des Antennenkerns 1 geführt. Der Draht 113 liegt an der Nase 7.4 an, welche diesen in Position hält. Durch den bereits oben stehend beschriebenen, in Richtung des Antennenkerninneren weisenden Verlaufs des Führungsabschnittes 7.1 sowie des wieder hinausführenden Verlaufs des Führungsabschnitts 7.2 wird der über den Führungsbereich 7 geführte Draht 113 der Übergangswicklung 103.3 im Wesentlichen nach Art eines Bogens entlang einer Einwölbung der Oberfläche des Antennenkerns 1 geführt. Durch diese Führung wird es ermöglicht, dass die Spulenwicklung 103.2 über den Spulenbereich 9 sowie über die durch den Führungsbereich 7 geführte Übergangswicklung 103.3 gewickelt werden kann. Die Übergangswicklung 103.3 wird bei der Herstellung der 3D-Antenne 100 auf diese Weise zusätzlich durch die Spulenwicklung 103.2 gesichert, so dass sich diese nicht lösen kann, was ansonsten zu einem Abwickeln der Antennenwicklung 103 führen könnte.
  • In 8a und 8b ist diese Führung des Drahtes 113 über den Führungsbereich 7 aus unterschiedlichen Perspektiven dargestellt. Insbesondere in 8a ist die antenneninnenseitig verlaufende Führung des Drahtes 113 der Übergangswicklung 103.3 nach Art eines Bogens gut zu erkennen. In 8 ist zusätzlich auch die Spulenwicklung 103.2, welche die Übergangswicklung 103.3 zusätzlich fixiert, in einem nicht abschließend fertiggestellten Zustand dargestellt.
  • In 8 ebenfalls zu erkennen ist die Einkerbung 6 mit den beiden Flächen 6.1 und 6.2, welche einen Eingriff durch eine Wickelvorrichtung zur Führung des Drahtes 113 der Übergangswicklung 103.3 über den Führungsbereich 7 ermöglicht. Im Bereich der Einkerbung 6 weist die Innenseite 1.4 des Antennenkerns 1 einen Innenvorsprung 8 auf, welcher der zusätzlichen Stabilisierung des Antennenkerns 1 im Bereich der Einkerbung 6 dient. Da Material des Antennenkerns 1 zur Herstellung der Einkerbung 6 entfernt wird oder von Anfang an nicht vorhanden ist, käme es zu einer Schwächung der Wandstärke S des Antennenkerns 1 im Bereich dieser Einkerbung 6. Dies wird durch das zusätzliche Antennenkernmaterial des Innenvorsprungs 8 ausgeglichen.
  • In den 9 und 10 sind erneut Anwickelstellen 11 der 3D-Antenne 100 gezeigt. Bei diesen Anwickelstellen 11 handelt es sich um jene Anwickelstellen 11, um welche die die Antennenwicklungen 101, 102, 103 abschließenden Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 mit den entsprechenden Drahtenden 111.2, 112.2, 113.2 gewickelt sind. Die Drahtführung der Drähte 111, 112, 113 entspricht der bereits in Zusammenhang mit 6 beschriebenen Drahtführungen der entsprechenden Anwicklung 101.1.
  • In 10 ist noch einmal die Führung des Drahtes 111 im Bereich der Übergangswicklung 101.3 von der Spulenwicklung 101.2 kommend hin zu der Anwicklung 101.1 gezeigt. Der Draht 111 der Übergangswicklung 101.3 wird von der Spulenwicklung 101.2 kommend zunächst im Wesentlichen entlang der z-Achse Z in Richtung der Unterseite 1.2 geführt. Dort wird die Übergangswicklung 101.3 über die in den Kernfuß 10 eingebrachte Führungsnut 14 zur Anwickelstelle 11 geführt. Der Draht 111 wird in der Umfangsnut 11.2 der Anwickelstelle 11 um diese gewickelt, so dass die Umwicklung 101.1 geführt wird.
  • Wie in 9 und auch bereits in 8a gezeigt, wird bei den die Antennenwicklungen 101, 102, 103 abschließenden Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 das jeweilige Drahtende 111.2, 112.2, 113.2 von der Anwickelausnehmung 11.1 der Anwickelstelle 11 aufgenommen. Zu diesem Zwecke wird das Drahtende 111.2, 112.2, 113.2 in die durch die U-förmigen Anwickelstellen 11 ausgebildeten aussparungsförmigen Anwickelausnehmungen 11.1 hineingebogen.
  • Wie zu erkennen ist, sind die Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 nach Art geöffneter Anwicklungen ausgebildet. Der Draht 111, 112, 113 wird zu deren Herstellung zunächst in der Umfangsnut 11.2 um die Anwickelstelle 11 herumgewickelt. Anschließend werden die einzelnen, so entstehenden Drahtschleifen der Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1 durchtrennt, so dass sich im Bereich der Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1 Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 ergeben. Durch diese Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 werden Streuinduktivitäten der Anwicklung 101.1, 102.1, 103.1, welche die Güte der 3D-Antenne 100 negativ beeinflussen, vermieden, da die leiterschleifenartigen Drahtschleifen unterbrochen werden. Insbesondere bei der Verwendung eines dünnen Drahtes 111, 112, 113, d. h. bei einem Drahtdurchmesser unterhalb von 300 µm, werden die Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 vor dem Durchtrennen im Bereich der zu fertigenden Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 metallisiert, so dass sich die einzelnen Drahtschleifen der Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 beim Durchtrennen gegenseitig stabilisieren.
  • Die Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 werden in die Anwickelausnehmung 11.1 der Anwickelstelle 11 eingepresst. Ein die Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 stabilisierender Eingriff wird auf diese Weise hergestellt. Das Durchtrennen des Drahtes 111, 112, 113 der Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 kann in einem kombinierten Arbeitsschritt zusammen mit dem Einpressen der Drahtöffnungen 111.3, 112.3, 113.3 in die Anwickelausnehmungen 11.1 erfolgen. Hierzu kann ein stößelförmiges Trennwerkzeug nach Art eines Stempels in die Anwickelausnehmung 11.1 eingeführt werden, so dass dieses zusammen mit der nach Art einer Matrize fungierenden Anwickelausnehmung 11.1 den Draht 111, 112, 113 der Anwicklungen 101.1, 102.1, 103.1 entsprechend auftrennt und zugleich formt.
  • Mit der vorstehend beschriebenen 3D-Antenne 100 und mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wird eine auf einfache Weise herstellbare 3D-Antenne 100 angegeben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antennenkern
    1.1
    Oberseite
    1.2
    Unterseite
    1.3
    Außenseite
    1.4
    Innenseite
    1.5
    Kante
    2
    Stabilisierungsboden
    3
    Kantenpfosten
    4
    Spulenbereich
    4.1
    Kanalausnehmung
    4.2
    Kanalausnehmung
    4.3
    Kanalausnehmung
    5
    Spulenbereich
    5.1
    Kanalausnehmung
    5.2
    Kanalausnehmung
    5.3
    Kanalausnehmung
    6
    Einkerbung
    6.1
    Fläche
    6.2
    Fläche
    7
    Führungsbereich
    7.1
    Führungsabschnitt
    7.2
    Führungsabschnitt
    7.3
    Führungsabschnitt
    7.4
    Nase
    8
    Innenvorsprung
    9
    Spulenbereich
    10
    Kernfuß
    11
    Anwickelstelle
    11a, b
    Anwickelstellentyp
    11.1
    Anwickelausnehmung
    11.2
    Umfangsnut
    11.3
    Falz
    12
    Aufnahmenut
    13
    Führungsnut
    14
    Führungsnut
    15
    Zentriernut
    100
    3D-Antenne
    101
    Antennenwicklung
    101.1
    Anwicklung
    101.2
    Spulenwicklung
    101.3
    Übergangswicklung
    102
    Antennenwicklung
    102.1
    Anwicklung
    102.2
    Spulenwicklung
    102.3
    Übergangswicklung
    103
    Antennenwicklung
    103.1
    Anwicklung
    103.2
    Spulenwicklung
    103.3
    Übergangswicklung
    111
    Draht
    111.1
    Drahtanfang
    111.2
    Drahtende
    111.3
    Drahtöffnung
    112
    Draht
    112.1
    Drahtanfang
    112.2
    Drahtende
    112.3
    Drahtöffnung
    113
    Draht
    113.1
    Drahtanfang
    113.2
    Drahtende
    113.3
    Drahtöffnung
    LA1
    Längsachse
    LA2
    Längsachse
    S
    Wandstärke
    X
    x-Achse
    Y
    y-Achse
    Z
    z-Achse

Claims (15)

  1. 3D-Antenne mit drei im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2) aus elektrisch leitendem Draht (111, 112, 113) und einem ferromagnetischen Antennenkern (1) mit Spulenbereichen (4, 5, 9) zur Aufnahme der Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2), dadurch gekennzeichnet, dass Anwickelstellen (11) zum Anwickeln des Drahtes (111, 112, 113) an den Antennenkern (1) einteilig mit dem Antennenkern (1) ausgebildet sind.
  2. 3D-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (1) als, insbesondere einteiliger, Hohlkern ausgebildet ist.
  3. 3D-Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2) Teile von Antennenwicklungen (101, 102, 103) sind, welche Anwicklungen (101.1, 102.1, 103.1) und mindestens eine Übergangswicklung (101.3, 102.3, 103.3) zur Verbindung der Spulenwicklung (101.2, 102.2, 103.2) mit einer der Anwicklungen (101.1, 102.1, 103.1) aufweisen.
  4. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwickelstellen (11) zapfenförmig ausgebildet sind, insbesondere mit einem U-förmigen Querschnitt.
  5. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (1) mindestens eine fertigungsunterstützende Geometrie aufweist, insbesondere einen Zapfen (11), eine Nut (12, 13, 14, 15), eine Einkerbung (6) und/oder eine Ausnehmung (4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 11.1).
  6. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (1) eine Zentrierhilfe aufweist, insbesondere eine diagonale und/oder an einer Unterseite (1.2) des Antennenkerns (1) angeordnete Zentriernut (15).
  7. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Übergangswicklung (103.3) des Drahtes (113), insbesondere teilweise, unter einer der Spulenwicklungen (103.3) verläuft.
  8. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (1) einen Führungsbereich (7) zur, insbesondere antennenkernseitig unter einer der Spulenwicklungen (103.3) verlaufenden, Führung des Drahtes (103) zu einem der Spulenbereiche (9) aufweist.
  9. 3D-Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (7) mindestens zwei Führungsabschnitte (7.1, 7.2) aufweist.
  10. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorsprünge, insbesondere Kernfüße (10), die Spulenbereiche (4, 5, 9) in mindestens einer Richtung begrenzen.
  11. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Spulenbereiche (4, 5) nach Art eines Spulenkanals ausgebildet ist.
  12. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (1) aus, insbesondere gesintertem, Ferrit gefertigt ist.
  13. 3D-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anwicklung (101.1, 102.1, 103.1) metallisiert ist, insbesondere an der Unterseite (1.2) des Antennenkerns (1).
  14. Verfahren zur Herstellung einer 3D-Antenne (100) mit drei im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordneten Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2) aus elektrisch leitendem Draht (111, 112, 113) und einem ferromagnetischen Antennenkern (1) mit Spulenbereichen (4, 5, 9) zur Aufnahme der Spulenwicklungen (101.2, 102.2, 103.2), dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (111, 112, 113) an einteilig mit dem Antennenkern (1) ausgebildeten Anwickelstellen (11) angewickelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wickelvorrichtung bei Wickeln mindestens einer Antennenwicklung (103) in eine Einkerbung (6) an einer Ecke des Antennenkern (1) eingreift.
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WO (1) WO2021214104A1 (de)

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