ITMI20111036A1 - Induttore di campo magnetico - Google Patents
Induttore di campo magnetico Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20111036A1 ITMI20111036A1 IT001036A ITMI20111036A ITMI20111036A1 IT MI20111036 A1 ITMI20111036 A1 IT MI20111036A1 IT 001036 A IT001036 A IT 001036A IT MI20111036 A ITMI20111036 A IT MI20111036A IT MI20111036 A1 ITMI20111036 A1 IT MI20111036A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- trace
- plates
- plate
- inductor according
- traces
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims description 38
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- MPTQRFCYZCXJFQ-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride dihydrate Chemical compound O.O.[Cl-].[Cl-].[Cu+2] MPTQRFCYZCXJFQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002519 antifouling agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F2017/0066—Printed inductances with a magnetic layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F2017/0073—Printed inductances with a special conductive pattern, e.g. flat spiral
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
Descrizione di un brevetto d'invenzione
Il presente trovato si riferisce a un induttore di campo magnetico.
Più in particolare si riferisce a un induttore di campo magnetico per dispositivi di magnetoterapia .
Attualmente gli induttori di campo magnetico sono costituiti da solenoidi formati da un conduttore elettrico (filo elettrico) avvolto in più spire per formare una bobina.
Impilando più spire l'intensità del campo magnetico nel centro risulta essere la somma di quanto generato da ogni spira.
Il valore di induzione ottenuto dalla bobina non sarà esattamente la somma algebrica di quanto generato da ogni singola spira, ma si avrà una perdita dovuta al fatto che ogni spira della bobina ha fisicamente uno spessore e progredendo con l'avvolgimento e la sovrapposizione degli stati ci si allontana in ogni direzione dal centro. Inoltre ogni bobina composta di un numero di spire considerevole è dotata di un supporto plastico sul quale procedere ad avvolgere il filo (rocchetto).
Questo genera un incremento ulteriore dello spazio tra il centro della bobina e l'esterno della stessa, punto del quale si può fruire senza ostruzioni meccaniche nel campo magnetico generato su un piano ortogonale ad esso.
Inoltre ogni avvolgimento della bobina avendo un proprio spessore si distanzia sempre più dal centro, sia nella direzione della profondità e sia incrementando il raggio di partenza.
Come si è accennato in precedenza, al fine di incrementare il livello di induzione si procede principalmente sommando più spire per creare una bobina, ma in tal modo ci si distanzia sempre più dal centro in tutte le direzioni e si diminuisce il rendimento, incrementando la resistenza elettrica e incrementando il livello induttivo del sistema, cioè rallentando il sistema in regime transitorio ed aumentando il peso ed il costo della bobina stessa
Quando una bobina viene alimentata da una corrente continua si comporta esattamente come un magnete permanente, cioè attrae o respinge a sé i materiali ferromagnetici e le sostanze polari. Quindi la sopradescritta bobina percorsa da una corrente continua è anche definibile come ELETTROMAGNETE
Se invece di alimentare la bobina con una corrente continua si applica una corrente pulsante si ottiene un elettromagnete che continuamente e alternativamente attrae e respinge un eventuale materiale ferromagnetico o sostanza polare posta in prossimità dello stesso.
Nel campo elettromedicale e specificamente nel campo della magneto-terapia si sfrutta tale principio. Infatti essendo il corpo umano composto in gran parte di acqua (che è una sostanza polare), l'elettromagnete pulsante sollecita la zona cutanea e sottocutanea con continue azioni di attrazione o repulsione effettuando l'azione terapeutica.
Gli apparati elettromedicali attualmente in commercio implementano l'elettromagnete o emettitore BF (Bassa Frequenza) con frequenze che vanno fino ad un massimo di 200 Hz., realizzando una bobina di qualsivoglia dimensione, potenza e geometria finale, ma questa è pur sempre realizzata avvolgendo un conduttore in modo da formare una bobina capace di generare una determinato entità di campo magnetico pulsante.
Le note bobine tradizionali, notoriamente utilizzate in campo medicale sono in grado di generare un campo magnetico anche di notevole entità, ma queste presentano pesi e dimensioni elevati; Si pensi ad esempio che una normale bobina da 100 Gauss utilizzata in campo elettromedicale presenta un peso di circa 167 gr. per un diametro di 60 cm e un'altezza di 16.5 cm.
Dimensioni e pesi elevati non sono efficaci per l'utilizzo in dispositivi mobili che devono essere applicati in varie parti del corpo e che devono quindi essere leggeri e maneggevoli.
Inoltre le note bobine forniscono un campo magnetico che non è specificamente adatto nelle applicazioni magnetoterapiche, in quanto questo si sviluppa al di fuori del solenoide in direzione assiale da entrambe i lati della bobina, sia dal lato sul quale occorre eseguire la terapia che dal lato opposto, si ha quindi una perdita di rendimento del sistema e non si ottiene comunque un risultato esattamente conforme a quanto desiderato.
Scopo del presente trovato è, pertanto, quello di realizzare un induttore di campo magnetico che sia perfezionato rispetto alla tecnica nota.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un induttore che, a parità di campo magnetico generato, sia più leggero e di dimensioni più contenute rispetto alle bobine tradizionali, a parità di campo magnetico generato. La prevalente riduzione di ingombro riguarda lo spessore dell'emettitore, ridotto ulteriormente dalla non necessità del rocchetto di avvolgitura.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti realizzando un induttore secondo gli insegnamenti tecnici delle annesse rivendicazioni.
Vantaggiosamente il presente trovato consente una migliore dissipazione termica generata dalla corrente elettrica continua o pulsante che percorre le spire o le tracce che compongono l'emettitore.
Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è quello di fornire un induttore che permetta di ottenere un campo magnetico che si sviluppa principalmente su di un unico lato, concentrandosi verso una sola direzione ed una specifica area di utilizzo.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva dell'induttore o emettitore di forma arbitraria, non obbligatoriamente cilindrica, toroidale o delineata dal supporto di avvolgitura, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati dove:
la figura 1 è una vista in pianta di un emettitore o induttore secondo la presente invenzione, integrato su circuito stampato (PCB "Printed Circuit Board");
la figura 2 è una vista radiografica semplificata di un emettitore formato da dieci stati fra loro sovrapposti (5 piastre), dove i percorsi elettrici sono uniti ad ogni passaggio di piano al fine di formare un unico emettitore capace di sommare i campi magnetici generati dalle spire di ogni singolo piano;
la figura 3 è una sezione dell'emettitore di figura 1;
le figure 4A e 4B mostrano schematicamente le interconnessioni elettriche tra i vari lati di cui è composto l'emettitore, rispettivamente in prossimità nella zona centrale ed in prossimità del margine esterno dell'emettitore;
la figura 5 è un grafico che mostra le linee di forza del campo magnetico generato dall'emettitore della presente invenzione; la presenza di una specifica piastra ferromagnetica, di dimensioni e spessori opportuni, posta in appoggio all'emettitore stesso in modo diretto o interponendo materiale isolante e/o termoconduttivo, ha la doppia funzione di dissipare il calore generato dall'emettitore e di variare la geometria di generazione del campo magnetico, direzionandolo su di un unico lato, quello interessato per la funzione terapeutica;
la figura 6 mostra in vista prospettica un emettitore o induttore secondo la presente invenzione.
Con riferimento alle figure citate, viene mostrato un emettitore (o induttore) indicato complessivamente con il riferimento numero 1.
L'emettitore è formato da una pluralità di singoli strati (o piastre) A, B, C, D, E fra loro sovrapposti, incollati e pressati.
Ogni strato dell'emettitore è sostanzialmente un circuito stampato (PCB - Printed Circuit Board). Con la sigla PCB (Printed Circuit Board), si intende una base di materiale isolante (solitamente resina epossidica rinforzata con fibra di vetro) su cui vengono ricavate le linee di collegamento, in materiale conduttivo (solitamente rame) tra gli elementi del circuito. I processi di produzione, principalmente di natura fotografica, chimica ed elettrolitica sono noti nell'industria elettronica da decenni, e non saranno qui ripresi.
Un PCB, si dice mono o singola faccia, quando è composto da un solo stato di resina isolante e da un solo strato di materiale conduttivo il quale sarà l'immagine fotografica dei collegamenti elettrici che si vogliono ottenere.
Un PCB viene prodotto partendo da una lamina di resina isolante dove è stato apposto un foglio sottile ed omogeneo di rame che ricopre interamente la base isolante. In seguito attraverso una serie di processi fotografici e chimici verrà erosa la parte non interessata dall'immagine che si vuole ottenere, e al termine del processo si otterrà una base isolante con l'immagine fotografica in materiale conduttivo del circuito desiderato.
In seguito a questa operazione di creazione delle tracce il PCB nella sua veste di semilavorato, verrà appositamente forato con uno specifico trapano a controllo numerico al fine di facilitarne il collegamento con altri componenti.
In seguito a questa prima fase il PCB subisce solitamente una serie di nobilitazioni al fine di ultimare il prodotto, tra queste l'apposizione di una vernice elettricamente isolante chiamata "SOLDER RESISI" apposta attraverso un processo di mascheratura, effettuata unicamente nei punti dove il PCB non dovrà avere accessi elettrici verso l'esterno, in tal modo le tracce e le aree a potenziale saranno totalmente isolate, da un lato dalla resina di base, e dall'altra dalla vernice protettiva SOLDER RESIST, lasciando scoperti solo gli estremi della traccia, cioè dove normalmente si agisce per saldare un componente o un filo e per collegarsi verso l'esterno.
Il PCB subisce solitamente altri 2 processi di finitura, quali l'apposizione di una stampa serigrafia dove viene eseguito un vero e proprio disegno con una vernice non conduttiva al fine di facilitare l'individuazione dei componenti o per stampare altre indicazioni utili al riconoscimento del prodotto.
Un ulteriore processo subito dal PCB è il trattamento superficiale delle aree esposte all'aria (non coperte da SOLDER RESIST), al fine di garantirne la protezione dall'ossidazione tipica del rame nudo, tale trattamento tipicamente può essere una ricopertura in una lega di stagno livellata a caldo sul PCB stesso, oppure un deposito chimico o elettrolitico come l'argentatura o la doratura nel caso si richiedano planarità estreme e resistenze di contatto molto contenute. La presente invenzione è relativa a un emettitore doppia faccia e multi strato.
Un circuito doppia faccia è composto da un unico supporto di resina isolante dove sono apposti due fogli di rame, uno per ogni lato del supporto che vengono lavorati contemporaneamente come sopra descritto.
In tal caso il circuito finale potrà essere più complesso, perché in questo caso si emulerà una connessione a filo dove i conduttori potranno incrociarsi sovrapporsi consentendo 1'implementazione di uno schema più complesso.
Tale procedimento richiede un processo di produzione più articolato al fine di permettere che una connessione presente su un lato possa eventualmente procedere sul lato opposto.
In tal caso si esegue una foratura passante nel punto del quale si desidera collegare i due strati, ed attraverso un processo elettrolitico si crea un deposito galvanico conduttivo all'interno del foro, il materiale riportato tappezzerà le pareti del foro mettendo in comunicazione le due tracce presenti sui lati opposti. Tale tipologia di connessione prende il nome di "FORO METALLIZZATO" o METALLIZZAZIONE
Nello specifico si farà riferimento a un PCB multistrato, formato da una sovrapposizione di PCB doppia faccia incollati e pressati tra loro al fine di comporre un circuito anche molto complesso, dove le connessioni possono passare da un lato all'altro attraverso i fori di metallizzazione.
Dallo studio delle bobine tradizionali avvolte in aria o su rocchetto, utilizzate fino ad oggi come emettitori di campo magnetico, si è notato che la maggior perdita di rendimento nasce dal fatto che lo spessore di ogni avvolgimento non è idealmente nullo, questo comporta quindi il problema di non poter usufruire dell'effetto del campo magnetico in un punto prossimo al centro della bobina dove invece il campo magnetico sarebbe massimo .
Secondo la presente invenzione si realizza su ogni faccia di ciascuna piastra A, B, C ecc, una traccia di spessore contenuto (solitamente da 30 ai lOOum) che presenta uno sviluppo a spirale, o ogni altra geometria di convenienza atta a concentrare il campo magnetico generato dal passaggio di corrente elettrica in un unico punto predefinito, dove solitamente ma non tassativamente è il centro.
Si faccia ad esempio riferimento alla figura 1. Qui è mostrata una prima faccia Al di una piastra A realizzata in resina isolante. Sulla prima faccia è ricavata una traccia 5 che ha una conformazione a spirale. Nell'esempio di realizzazione mostrato sono realizzate 20 spire per piano, che si sviluppano intorno ad un asse comune 6 che corrisponde al centro della piastra.
Si tenga presente che tali tracce componenti le spire presenti su ogni strato devono avere opportuni spessori, larghezze ed isolamenti per generare in modo calibrato il risultato magnetico voluto e per consentire la necessaria dissipazione termica .
Lo spessore della traccia è solitamente compreso tra 10 e 200 μπι preferibilmente 70/100 μπι, la larghezza S della piastra è compresa tra 0,1 e 20 mm, preferibilmente 1 mm, e ciascun lato della piastra presenta un numero di spire compreso tra 1 e 200, preferibilmente 20. In questo specifico esempio viene utilizzato un materiale base, dove la somma della traccia in rame e della resina isolante interessa uno spessore complessivo di 0,25 mm per ogni singolo strato.
La forma finale dell'oggetto è totalmente arbitraria, nell'esempio specifico, anche se le tracce presentano andamento circolare, il profilo esterno dell'emettitore è quadrato (lato 58mm), ma è possibile adattarsi ad ogni geometria di convenienza
La traccia si sviluppa da un primo contatto 12 ad un secondo contatto 7. Essi servono per alimentare elettricamente la spirale. In tal caso, mentre il contatto 12 rappresenta un estremo dell'emettitore, il contatto 7 rappresenta invece un punto intermedio dello stesso, punto di congiunzione con il successivo lato del circuito stampato.
La piastra A presenta una seconda faccia A2 opposta alla prima. Sulla seconda faccia è realizzata una seconda traccia (non mostrata) realizzata anch'essa con forma, caratteristiche e asse 6 sostanzialmente identiche a quelle della prima traccia, l'unica differenza è che sulla seconda faccia la spira è disegnata in modo speculare in modo che il percorso della corrente e la conseguente generazione del flusso magnetico non cambi direzione e che quindi non annulli quello generato sul primo strato ma bensì si sommi a questo. Essa tuttavia è connessa in prossimità dell'asse 6 al contatto 7 e al contatto 13.
Come già accennato le connessioni elettriche tra la traccia sulla prima faccia e la medesima sulla seconda faccia, la geometria dei percorsi e dei collegamenti garantisce che la corrente circoli sempre nello stesso senso intorno all'asse 6, permettendo così la generazione di campi magnetici che si sommano sull'asse.
Nella forma di realizzazione illustrata alla prima piastra A sono incollate e pressate una seconda piastra B, una terza C, una quarta D e una quinta piastra E.
Tutte le piastre A, B, C, D, E (complessivamente 5) e le tracce su di esse realizzate (complessivamente 10), sono sostanzialmente identiche a coppie, (sono cioè identiche tra loro le spire presenti sui 5 lati superiori e le spire presenti sui 5 lati inferiori di ogni piastra, ad eccezione dei contatti a cui queste sono connesse, che sono quelli evidenziati con i numeri dal 7 al il, e dal 12 al contatto finale (non mostrato). Nel dettaglio, elencando i collegamenti questi sono: 12(connessione conduttore ingresso), 7 (unisce latol con lato2 interessando la piastra A) , 13 (unisce lato2 con lato 3 interessando le piastre A e B), 8, (Unisce lato3 con lato 4 interessando la piastra B), 14 (Unisce lato4 con lato5 interessando le piastre B e C), 9 (Unisce lato5 con lato6 interessando la piastra C), 15 (Unisce lato6 con lato7 interessando le piastre C e D), 10 (Unisce lato7 con lato8 interessando la piastra D), 16 (Unisce lato8 con lato9 interessando le piastre D e E), 11 (Unisce lato9 con latolO interessando la piastra E), contatto finale in uscita
Ovviamente tutte le connessioni elettriche sono realizzate in modo da far circolare la corrente nello stesso senso nelle dieci spire previste, in modo che i campi magnetici generati dalle stesse si sommino sull'asse 6.
C'è da notare che anche sovrapponendo un numero considerevole di piastre (infatti in altre forme di realizzazione possono essere incollate più di 5 piastre doppia faccia) , si può riuscire comunque a mantenere ridotto lo spessore totale mantenendo comunque elevato il rendimento del sistema, dato che il centro 6 della bobina è quasi coincidente con il punto nel quale si può usufruire del campo magnetico generato.
Tornando alla forma di realizzazione qui descritta, come si può notare dalla figura 3, la piastra E (ovvero l'ultima) può essere posta in appoggio (o fissata ad esempio tramite colla o in altro modo) ad uno strato di gomma elettricamente isolante ma termicamente conduttiva. Lo strato in gomma è poi associato dalla parte opposta alla piastra E ad una lamina di materiale ferromagnetico 3.
La gomma posizionata a contatto con il lato inferiore dell'emettitore (in questo caso la piastra E) permette di smaltire la potenza elettrica attiva, cioè di dissipare in maniera vantaggiosa il calore prodotto dalla corrente che scorre nelle tracce, trasportando tale calore dalla parte attiva dell'emettitore alla piastra ferromagnetica di contrasto che funge quindi anche da dissipatore termico.
Così, a differenza delle bobine tradizionali, la forma planare dell'oggetto, l'assenza di rocchetti di avvolgitura, il fatto che le spire non vengano avvolte ma ricavate sul circuito stampato ricalcando una qualsivoglia geometria, permette di ottenere ogni forma di realizzazione regolare o irregolare .
Un'ulteriore innovazione è la già descritta apposizione di una lastra ferromagnetica di contrasto atta alla compressione delle linee di flusso.
Si vede dalla figura 5 come la presenza della lastra ferromagnetica 3 (che vantaggiosamente può sporgere perimetralmente rispetto alla dimensione delle piastre A-E) modifica le linee di flusso del campo magnetico conferendo a quest'ultimo una direzione preferenziale indicata in figura dalla freccia F.
Si sottolinea che tale modifica del campo elettromagnetico è particolarmente utile per gli emettitori impiegati in campo elettromedicale che sfruttano il flusso magnetico generato da un unico lato. Essi infatti solitamente vengono posti in appoggio sulla zona da trattare. La natura circolare delle bobine tradizionali fa si che l'emettitore sviluppi le linee di flusso in modo simmetrico su ambedue i lati dell'emettitore, disperdendo così metà del campo magnetico generato che non viene quindi utilizzato a scopo terapeutico.
Nella soluzione qui proposta invece quasi tutto il flusso magnetico viene indirizzato sulla zona da trattare, con evidenti vantaggi.
In sostanza appoggiando o vincolando il singolo o (una pila di emettitori) implementati su PCB su di una superficie di appoggio di forma e spessore opportuno, se tale base di appoggio è costituita da un materiale fortemente ferromagnetico (ad esempio ferro dolce con residui acciaiosi molto contenuti), la quasi totalità del flusso generato e precedentemente disperso dalla parte non adiacente alla superficie da trattare, "rimbalza" e cambia direzione, rafforzando il valore di induzione generato dal lato di interesse (freccia F).
La presente invenzione fornisce anche alti vantaggi rispetto alle bobine tradizionali.
L'assenza del rocchetto di bobinatura fa si che la quota "centro - piano di utilizzo" del campo magnetico si riduca ulteriormente.
Relativamente all'implementazione su PCB, se vengono seguiti determinati accorgimenti produttivi, si consente una ripetibilità ed un'omogeneità di produzione che la bobina avvolta non può garantire. In altre parole la tecnologia PCB consente che gli emettitori abbiano differenze di prestazioni tra unità prodotte sia appartenenti allo stesso lotto che a lotti differenti, molto più contenute di quanto si possa generalmente ottenere confrontando le differenze prestazionali di più bobine costruite con la medesima specifica.
Nella bobina avvolta infatti, l'alto intervallo di confidenza è dovuto principalmente alla geometria di "stipamento" del filo che ad ogni rotazione si adagia nel rocchetto con una certa tolleranza di posizione, inoltre la tensione (coppia di avvolgitura) con la quale il filo è avvolto fa molta differenza perché la bobina può divenire più meno compatta variando di conseguenza la sua prestazione finale.
Rimane inoltre un'incognita il numero di spire reali, non verificabile se non rimuovendo a campione il filo dal rocchetto.
Una bobina piana integrata su PCB, consente inoltre, data la sua geometria piana, di costruire dispositivi di dimensioni più contenute, meno ingombranti e più leggeri.
L'utilizzo del presente trovato permette di creare un elettromagnete a pilotaggio pulsante, o emettitore magnetico pulsante, andando ad ottenere un determinato valore di induzione magnetica sulla superficie dello stesso.
Nelle figure illustrate, è mostrato a titolo di esempio un emettitore implementato su di un PCB 10 strati. Nella figura 1 si può vedere la geometria della spira come è visibile in superficie su uno dei 2 lati esterni (un PCB 10 strati presenta 8 lati nascosti all'interno e 2 visibili in superficie) . Nella figura 2 sostanzialmente radiografica si possono intravedere disegnati i 10 strati sovrapposti ed i fori metallizzati utilizzati per cucire ogni lato con il successivo al fine simulare un filo avvolto con continuità, cioè emulare una bobina.
Un ulteriore vantaggio comportato dall'implementazione di tali induttori di campo magnetico pulsante su supporto PCB sta nel fatto che visto lo spessore contenuto è possibile impilare più induttori ottenendo comunque un rendimento accettabile. Se si impilassero invece più bobine avvolte in aria, visto lo spessore considerevole, le azioni di emissione della prima si annullerebbero senza raggiungere la superficie esterna della seconda e così via.
Si noti inoltre che la geometria della traccia in rame avvolta a spirale presente su ogni stato del PCB possiede una geometria piatta e larga, presentando una superficie di contatto con l'esterno molto più ampia di quanto invece si verifichi con un conduttore smaltato di sezione circolare, utilizzato invece nella realizzazione di bobine tradizionali, tale fattore agevola lo smaltimento del calore generato dal passaggio di corrente elettrica.
In un'alternativa forma di realizzazione, non mostrata, è possibile inoltre integrare un'antenna per la trasmissione di radiofrequenza su di almeno un lato dell'emettitore, solitamente il lato più esterno verso l'area in terapia, permettendo così di implementare emettitori combinati dove si possono sommare gli effetti terapeutici della bassa frequenza (campo magnetico pulsante) e dell'alta frequenza (onde radio).
Tale implementazione o l'estensione di tale concetto, permette di integrare sull'emettitore stesso circuiti elettronici di misura e controllo, rendendo il dispositivo intelligente e riducendo costi e dimensioni.
In definitiva, riassumendo, le innovazioni ed i vantaggi che si ottengono rispetto alle bobine tradizionali tramite la presente invenzione sono: * Maggiore intervallo di confidenza della produzione di massa
Minore peso
* Minore spessore
* Possibilità di decidere geometrie più complesse in comparazione ad una normale bobina avvolta in aria o su rocchetto
* Maggiore rendimento elettromagnetico
* Maggiore rendimento termico
* Maggiore velocità di risposta nel pilotaggio (induttanza contenuta).
* Possibilità di impilare più emettitori finiti (ad esempio sovrapporre 2 o più emettitori 10 stati precedentemente descritti appoggiandoli uno sull'altro su di un'unica piastra ferromagnetica di contrasto) ottenendo un emissione proporzionale al numero degli emettitori impilati.
* Possibilità di dissipare la potenza attiva per conduzione attraverso l'uso di gomma termicamente conduttiva trasportando il calore sulla piastra ferromagnetica di contrasto.
* Possibilità di utilizzare la piastra ferromagnetica di contrasto al fine di effettuare la compressione delle linee di flusso incrementando il valore di induzione dal lato di interesse.
* Possibilità di integrare sullo stesso PCB circuiti elettronici di controllo e di misura oppure di integrare altre antenne per effettuare una terapia multipla BF HF. (BF = magnetismo con frequenza compresa tra 6 e 120Hz HF = onde radio con frequenza della portante compresa tra 20 e 30MHz e intervallo di ripetizione degli impulsi compreso tra 0,1 e 5KHz).
Nelle forme di realizzazione sopra descritte, le spire delle tracce presenti sulle diverse piastre che compongono l'induttore presentano un percorso sostanzialmente circolare ma realizzazioni alternative potranno assumere qualsiasi conformazione sia questa regolare o irregolare (quadrata, rettangolare, ellittica, geometrie composite e di qualsiasi misura e natura) Come già spiegato l'induttore sopra descritto e preso ad esempio per descrivere l'innovazione, è formato da cinque piastre doppio strato fra loro incollate e pressate (10 strati in totale), ovviamente è possibile aumentare a piacere o diminuire tale numero di piastre o impilare più figure finite con o senza l'utilizzo della piastra ferromagnetica di contrasto al fine di creare emettitori di potenza adeguata e capaci di permettere l'emissione di un flusso magnetico di entità e di geometria voluta.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Induttore di campo magnetico caratterizzato dal fatto di presentare una prima piastra di materiale isolante dotata di una prima faccia su cui è realizzata una prima traccia in materiale elettroconduttivo, detta prima traccia presentando conformazione a spirale sviluppantesi attorno ad un asse, la prima piastra presentando una seconda faccia su cui è presente una seconda traccia in materiale elettroconduttivo, la seconda traccia presentando anch'essa conformazione a spirale sviluppantesi attorno a detto asse, la prima e la seconda traccia essendo connesse elettricamente in modo che, quando percorse da una corrente, la prima e la seconda traccia generino dei campi magnetici che si sommano su detto primo asse.
- 2. Induttore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono presenti una pluralità di piastre ciascuna dotata di una prima faccia su cui è realizzata una prima traccia in materiale elettroconduttivo, detta prima traccia presentando conformazione a spirale sviluppantesi attorno ad un asse comune a tutte le piastre, e una seconda faccia di detta prima piastra presenta una seconda traccia in materiale elettroconduttivo, la seconda traccia presentando anch'essa conformazione a spirale sviluppantesi attorno a detto asse comune a tutte le piastre, le tracce di ciascuna piastra essendo fra loro connesse elettricamente in modo che, quando percorse da una corrente, generino dei campi magnetici che si sommano su detto primo asse comune a tutte le piastre.
- 3. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui una piastra esterna è accoppiata a una lamina di materiale ferromagnetico atta a contrastare la compressione delle linee di flusso e migliorare la dissipazione di calore generato dalla corrente che attraversa le tracce.
- 4. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui fra la piastra esterna e la piastra in materiale ferromagnetico è previsto uno strato di gomma elettricamente isolante ma termicamente conduttiva.
- 5. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui almeno le tracce delle piastre sono ricoperte da vernice isolante.
- 6. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui su almeno una delle dette piastre è prevista un ulteriore traccia atta all'emissione di onde radio.
- 7. Induttore secondo una più delle rivendicazioni precedenti in cui ciascuna plastra ha uno spessore compreso tra 0,1 e 2,D mm, preferibilimente 0,25 mm.
- 8. Induttore secondo una più delle rivendicazioni precedenti in cui sono previste cinque piastre fra loro incollate, per un totale di dieci tracce
- 9. Induttore secondo una più delle rivendicazioni precedenti in cui ciascuna traccia presenta uno spessore compreso tra 10 e 200 μπι preferibilmente 70/100 μπι, una larghezza compresa tra 0,1 e 20 mm, preferibilmente 1 mm, e un numero di spire compreso tra 1 e 200, preferibilmente 20.
- 10. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui almeno una delle piastre presenta una traccia che funge da antenna per l'emissione in radiofrequenza e/o su almeno una delle piastre vengono implementati circuiti aggiuntivi di pilotaggio, controllo e/o misura.
- 11. Induttore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detta traccia ha uno sviluppo sostanzialmente circolare e/o quadrato e/o rettangolare e/o ellittico.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001036A ITMI20111036A1 (it) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Induttore di campo magnetico |
EP20120171066 EP2533255B1 (en) | 2011-06-09 | 2012-06-06 | Magnetic field inductor |
PT12171066T PT2533255E (pt) | 2011-06-09 | 2012-06-06 | Indutor de campo magnético |
ES12171066T ES2460923T3 (es) | 2011-06-09 | 2012-06-06 | Inductor de campo magnético |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001036A ITMI20111036A1 (it) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Induttore di campo magnetico |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITMI20111036A1 true ITMI20111036A1 (it) | 2012-12-10 |
Family
ID=44554943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT001036A ITMI20111036A1 (it) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Induttore di campo magnetico |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2533255B1 (it) |
ES (1) | ES2460923T3 (it) |
IT (1) | ITMI20111036A1 (it) |
PT (1) | PT2533255E (it) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITUB20152081A1 (it) * | 2015-07-10 | 2017-01-10 | Thereson S P A | Procedimento di produzione di un diffusore e corrispondente diffusore |
WO2019092653A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | I.R.C.A. S.P.A. Industria Resistenze Corazzate E Affini | Induction heater for a cook top |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB639591A (en) * | 1947-09-08 | 1950-06-28 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to inductive electrical windings |
GB1440304A (en) * | 1974-11-29 | 1976-06-23 | Mullard Ltd | Transmission line pulse transformers |
JPS58212114A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-12-09 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | コイルの含浸処理方法 |
US4494100A (en) * | 1982-07-12 | 1985-01-15 | Motorola, Inc. | Planar inductors |
DE8801879U1 (de) * | 1988-02-13 | 1988-04-07 | Akyürek, Altan, Dipl.-Ing., Wien | Induktivität für Leistungselektronik- bzw. Leistungselektrikanwendungen |
EP0428142A2 (en) * | 1989-11-15 | 1991-05-22 | The B.F. Goodrich Company | Planar coil construction |
DD290738A5 (de) * | 1989-12-22 | 1991-06-06 | Veb Robotron-Messelektronik,"Otto Schoen",De | Sende- und/oder empfangsspule aus mehrebenenleiterplatte |
US20030102517A1 (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-05 | Micron Technology Inc., A Corporation Of Delaware | Semiconductor device with electrically coupled spiral inductors |
WO2005020254A2 (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Ultra-thin flexible inductor |
FR2894061A1 (fr) * | 2005-11-30 | 2007-06-01 | Commissariat Energie Atomique | Micro-bobine multicouches |
US20080061917A1 (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-13 | Cooper Technologies Company | Low profile layered coil and cores for magnetic components |
US20080164840A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Sony Ericsson Mobile Communications Japan, Inc. | Noncontact power-transmission coil, portable terminal, and terminal charging device |
EP1965396A1 (en) * | 2005-12-07 | 2008-09-03 | Sumida Corporation | Flexible coil |
-
2011
- 2011-06-09 IT IT001036A patent/ITMI20111036A1/it unknown
-
2012
- 2012-06-06 ES ES12171066T patent/ES2460923T3/es active Active
- 2012-06-06 PT PT12171066T patent/PT2533255E/pt unknown
- 2012-06-06 EP EP20120171066 patent/EP2533255B1/en active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB639591A (en) * | 1947-09-08 | 1950-06-28 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to inductive electrical windings |
GB1440304A (en) * | 1974-11-29 | 1976-06-23 | Mullard Ltd | Transmission line pulse transformers |
JPS58212114A (ja) * | 1982-06-02 | 1983-12-09 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | コイルの含浸処理方法 |
US4494100A (en) * | 1982-07-12 | 1985-01-15 | Motorola, Inc. | Planar inductors |
DE8801879U1 (de) * | 1988-02-13 | 1988-04-07 | Akyürek, Altan, Dipl.-Ing., Wien | Induktivität für Leistungselektronik- bzw. Leistungselektrikanwendungen |
EP0428142A2 (en) * | 1989-11-15 | 1991-05-22 | The B.F. Goodrich Company | Planar coil construction |
DD290738A5 (de) * | 1989-12-22 | 1991-06-06 | Veb Robotron-Messelektronik,"Otto Schoen",De | Sende- und/oder empfangsspule aus mehrebenenleiterplatte |
US20030102517A1 (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-05 | Micron Technology Inc., A Corporation Of Delaware | Semiconductor device with electrically coupled spiral inductors |
US20050099260A1 (en) * | 2001-12-05 | 2005-05-12 | Micron Technology, Inc., A Corporation Of Delaware | Semiconductor device with electrically coupled spiral inductors |
WO2005020254A2 (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Ultra-thin flexible inductor |
FR2894061A1 (fr) * | 2005-11-30 | 2007-06-01 | Commissariat Energie Atomique | Micro-bobine multicouches |
EP1965396A1 (en) * | 2005-12-07 | 2008-09-03 | Sumida Corporation | Flexible coil |
US20080061917A1 (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-13 | Cooper Technologies Company | Low profile layered coil and cores for magnetic components |
US20080164840A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Sony Ericsson Mobile Communications Japan, Inc. | Noncontact power-transmission coil, portable terminal, and terminal charging device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2533255A1 (en) | 2012-12-12 |
PT2533255E (pt) | 2014-05-07 |
EP2533255B1 (en) | 2014-01-29 |
ES2460923T3 (es) | 2014-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106373709B (zh) | 模块基板 | |
JP5573937B2 (ja) | アンテナモジュール | |
TWI258154B (en) | Electronic transformer/inductor devices and methods for making same | |
CN106449011B (zh) | 电感器 | |
CN106471673B (zh) | 天线装置、天线模块以及通信终端装置 | |
US20150348695A1 (en) | Method for Producing a Coil Integrated in a Substrate or Applied to a Substrate, and Electronic Device | |
WO2012053439A1 (ja) | コイル部品及びその製造方法 | |
US8890519B2 (en) | Printed circuit board comprising two coils | |
DK2546843T3 (en) | Magnetic element for wireless power transfer and power supply arrangement | |
CN105679490B (zh) | 电子组件 | |
KR20050047541A (ko) | 전자 변환/유도 장치 및 이의 제조방법 | |
US10586650B2 (en) | Coil substrate and method for manufacturing the same | |
US7782049B2 (en) | Magnetic device | |
GB2529235A (en) | An embedded magnetic component device | |
US8723631B2 (en) | Printed circuit board | |
CN106413245A (zh) | 带磁隔离和电隔离及天线的抗emi线路板 | |
US11366181B2 (en) | Component carrier with integrated flux gate sensor | |
JP2018107299A (ja) | コイル部品及びこれを備える回路基板 | |
US8692640B2 (en) | Coiled magnetic ring | |
CN108074727A (zh) | 电感器 | |
ITMI20111036A1 (it) | Induttore di campo magnetico | |
KR101444552B1 (ko) | 자성체 시트, 자성체 시트의 제조방법 및 자성체 시트를 포함하는 무접점 전력 충전 장치 | |
ITMI20130075U1 (it) | Induttore di campo magnetico | |
CN106373733B (zh) | 一种可调节平面变压器及其制造方法 | |
US20240329163A1 (en) | Monitoring unit comprising an integrated magnetic field sensor |