WO2022238203A1 - Coil assemblies and method for producing a coil assembly - Google Patents

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WO2022238203A1
WO2022238203A1 PCT/EP2022/061995 EP2022061995W WO2022238203A1 WO 2022238203 A1 WO2022238203 A1 WO 2022238203A1 EP 2022061995 W EP2022061995 W EP 2022061995W WO 2022238203 A1 WO2022238203 A1 WO 2022238203A1
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coil
conductor
conductive
trace
substrate
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PCT/EP2022/061995
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Peter Lucas
Uwe Hentschel
Martin Helwig
Niels Modler
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Technische Universität Dresden
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    • H01F38/14Inductive couplings
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Definitions

  • Various exemplary embodiments relate to coil assemblies and methods of manufacturing coil assemblies.
  • Various charging systems can be based on resonant-inductive energy transfer.
  • a resonant-inductive energy transfer leads to a significant increase in efficiency compared to inductive energy transfer systems due to the matching of the impedance of the coils.
  • the energy source e.g.
  • Primary side and / or the load have a resonant oscillating circuit.
  • the power source can be a charging station (eg, a charging pad) and the load can be a user device (eg, a smartphone).
  • a resonant-inductive energy transmission system can have several components, such as a coil arrangement for inductive energy transmission and a capacitor bank coupled to the coil arrangement for generating the capacitance required for the resonant-inductive energy transmission. In addition to high electrical quality, this requires both high dielectric strength and high current strength of the components.
  • the components can be installed in a common coil housing or in separate housings, which, however, requires a lot of space in both cases.
  • connecting elements may be necessary.
  • the components are installed in a common housing, the mechanical dimensions of the discrete components prevent the realization of flat (ie with a low height) and/or compact assemblies.
  • the components are installed in separate housings, then due to the large high-frequency currents that flow between the coil arrangement and the capacitor bank, greater shielding effort is required compared to the common housing, and due to the high electrical voltages greater insulation effort is required compared to the common housing .
  • coil assemblies and methods for producing them are provided which enable a compact (e.g. a comparatively flat) design of an inductive-resonant energy transmission system (e.g. an energy source, e.g. a load to be charged) by one or more electrical capacitances between coils of the respective Coil arrangement are generated.
  • an inductive-resonant energy transmission system e.g. an energy source, e.g. a load to be charged
  • the coil arrangements have functionally integrated capacitances.
  • the coil assemblies exhibit high energy transfer efficiency by reducing coil assembly losses, such as "proximity effect” losses and/or skin effect losses.
  • a coil conductor has a plurality of conductor tracks (connected in parallel with one another).
  • Various embodiments relate to arrangements of the plurality of conductor tracks, as a result of which the proximity effect and/or the skin effect can be additionally reduced. Clearly, the efficiency of the coil arrangement can be increased in this way.
  • a coil arrangement for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission has: a first coil, which has a first coil conductor that is arranged in a plurality of turns, the first coil conductor having a plurality of first conductor tracks; a second coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns, the second coil conductor having a plurality of second traces; and at least one dielectric layer arranged between the first coil and the second coil such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
  • the coil arrangement has a stacked structure in layers, it being possible for the capacitances required for a resonant oscillating circuit to be generated in the at least one dielectric layer between the coils.
  • a compact coil arrangement for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission is clearly provided.
  • the configuration of the coil conductors as a plurality of conductor tracks (connected in parallel with one another) leads, for example, to a reduction in the skin effect, as a result of which the efficiency of the compact coil arrangement is significantly increased.
  • Various arrangements of the multiple conductive lines described herein 3 result in an additional reduction in skin effect and/or “neighborhood effect”. Clearly, with the same efficiency, an additional reduction in component size and thus an even more compact coil arrangement can be achieved.
  • FIGS. 1A, 1B, 3A, 4, 6A, 7A each show a coil arrangement according to different embodiments
  • FIG. 2 coil shapes according to various embodiments
  • FIGS. 3B, 6B to 6D, 7B and 7C each show exemplary wiring of a coil arrangement according to various embodiments
  • FIGS. 5A to 5C each show an exemplary configuration of a plurality of conductor tracks according to various embodiments
  • Figure 8A is a graph of an exemplary coil conductor width distribution of a coil conductor as a function of winding position.
  • FIG. 8B shows a diagram of an exemplary trace width distribution
  • FIGS. 9A and 9B each show a flow chart of a method for producing a coil arrangement according to various embodiments.
  • directional terminology such as “across” is used with reference to the orientation of the character(s) being described. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting.
  • An element disposed "over" a side of a substrate may be disposed directly on (eg, in direct physical contact with) the element. It will 4 understood that a substrate as described herein may have multiple layers and/or coatings.
  • Resonant inductive charging systems can be used for wireless charging of user devices (e.g. smartphones, tablets, smartwatches, etc.). These can be used in vehicles, for example.
  • Resonant inductive charging systems have increased efficiency and longer range compared to inductive charging systems, but require more space. In vehicles, for example, the space and thus the component size is limited. Therefore, it may be desirable or even necessary to reduce the component size of resonant inductive charging systems.
  • Various embodiments relate to coil arrangements for use as a transmission coil or reception coil in energy transmission and methods for producing them, which have a comparatively small component size and increase the efficiency of the resonant-inductive energy transmission.
  • a charging system with such a coil arrangement can, for example, be comparatively flat (i.e.
  • the user devices such as smartphones and tablets, also have a very limited space and in particular a very limited height within the housing of the user device.
  • the coil arrangements described herein can also be used in the user devices due to the compact design.
  • FIG. 1A and FIG. 1B each show a coil arrangement 100 according to various embodiments.
  • the coil arrangement 100 can serve as a transmitting coil and/or as a receiving coil in an energy transmission (e.g. a resonant-inductive energy transmission).
  • a charging device e.g., a charging pad
  • a load to be charged e.g., a user device
  • the coil arrangement 100 can have a first coil 106s.
  • the first coil 106s may include a first coil conductor 106 .
  • the first coil conductor 106 may be arranged in multiple turns.
  • the first coil conductor 106 arranged in a plurality of turns can form the first coil 106s.
  • the first coil conductor 106 may include a plurality of first conductive lines 122 (eg, two conductive lines, eg, three conductive lines, eg, four conductive lines, eg, more than four conductive lines). 5
  • the coil arrangement 100 can have a second coil 108s.
  • the second coil 108s can have a second coil conductor 108 .
  • the second coil conductor 108 can be arranged in multiple turns.
  • the second coil conductor 108 arranged in several turns can form the second coil 108s.
  • the second coil conductor 108 may include a plurality of second conductive traces 123 (e.g., two conductive traces, e.g., three conductive traces, e.g., four conductive traces, e.g., more than four conductive traces).
  • a coil can be a substantially two-dimensional coil.
  • a two-dimensional (flat) coil can be, for example, a two-dimensionally wound or printed coil.
  • a two-dimensionally wound or printed coil can be or form a flat coil, for example.
  • the coil may be applied to one or more sides of a substrate and/or partially or fully embedded in a material (e.g., a PCB material).
  • a coil as described herein may have any two-dimensional winding form. Exemplary coil shapes are shown in FIG. 2 shown.
  • the coils described herein may have a rectangular shape 202 with 90° corners, a rectangular shape 204 with 45° corners, a rectangular shape 206 with rounded corners, a round shape, etc., or may be elliptical 208 shaped.
  • a coil can be round in the form of a spiral or rectangular in the form of a spiral. It will be understood that these shapes are given as examples only and that the coils described herein may have any other shape of arrangement of coils.
  • a coil described herein can be formed on a surface of a substrate, and a two-dimensionally wound coil can be wound in a plane substantially parallel to the surface of the substrate.
  • windings of a coil described herein can also be arranged over other windings of an essentially two-dimensionally wound air-core coil without significantly impairing the functioning of the resonant circuits described herein.
  • the data shown in FIG. 2 show the coil conductor of a coil and that this coil conductor can have a plurality of conductor tracks according to various embodiments. It is understood that in the case of a substantially two-dimensionally wound coil, traces of the coil conductor of a coil may cross (i.e., pass through) a substrate.
  • the coil conductor of a coil described herein can have multiple conductor tracks. These multiple traces 6 may be connected in parallel to each other between an inner coil end portion of the coil conductor and an outer coil end portion of the coil conductor.
  • the plurality of conductive traces may be spatially separated from each other between the inner coil end portion of the coil conductor and the outer coil end portion of the coil conductor.
  • the plurality of conductive traces may be electrically isolated from each other between the inner coil end portion of the coil conductor and the outer coil end portion of the coil conductor.
  • a coil can have an inner radius, Ri, and an outer radius, Ra.
  • the coil conductor, which forms the coil can be arranged between the inner radius, Ri, and the outer radius, R a , in several turns (eg round-spiral or rectangular-spiral).
  • a coil conductor that forms a coil can have two coil end sections.
  • An inner coil end portion may be the coil end portion associated with the inner radius, Ri, of the coil.
  • An outer coil end portion may be the coil end portion associated with the outer radius, R a , of the coil.
  • each conductor track can be arranged in the multiple windings of the coil conductor.
  • the plurality of conductive traces may comprise a material with high electrical conductivity, such as copper, silver, gold, etc.
  • a coil described herein may not have a solid copper coil conductor, but rather a plurality of individual copper conductor tracks. This can significantly reduce a loss of the coil due to the skin effect (i.e. that in an electrical conductor through which alternating current flows, a current density in the interior of the conductor is smaller than in an edge area (near the surface)).
  • the conductor tracks can have a reduced cross-section, as a result of which a portion of a region of the conductor track in which the current density is reduced, relative to a surface area, becomes smaller.
  • the multiple conductor tracks can have a larger surface area compared to a single conductor.
  • the coil assembly 100 may further include at least one dielectric layer 100.
  • the at least one dielectric layer 110 (eg exactly one dielectric layer, eg a plurality of dielectric layers) can be arranged between the first coil 106s and the second coil 108s.
  • the at least one dielectric layer 110 can be such 7 be arranged between the first coil 106s and the second coil 108s, that the first coil 106s, the second coil 108s and the at least one dielectric layer 110 form a resonant oscillating circuit.
  • the resonant tank circuit (also referred to as an LC tank circuit in some aspects) can change the inductance, L, of the first coil 106s and the second coil 108s as well as the alternating current applied to the first coil 106s and the second coil 108s voltage, capacitance, C, formed between the first coil 106s and the second coil 108s in the at least one dielectric layer 110 .
  • the at least one dielectric layer 110 can provide or form a capacitor surface.
  • the first coil and the second coil can be arranged in direct contact with the at least one dielectric layer.
  • one or more electrical capacitances of a resonant oscillating circuit can be generated between winding structures of the coils.
  • the direct integration of the capacitances into the coil structure enables a comparatively simple manufacturing process (eg by laminating the layers and substrates) and thus increases efficiency (eg cost efficiency, eg manufacturing time efficiency).
  • the first coil 106s and/or the second coil 108s may be disposed directly on the at least one dielectric layer 110 (see, eg, FIG. 1A).
  • the at least one dielectric layer 110 can be, for example, a printed circuit board (PCB) or a film (eg a printed and/or printable film).
  • the first coil 106s and/or the 8 second coils 108s can each be a circuit printed on the at least one dielectric layer 110.
  • the coil assembly 100 may include a first substrate 102 (see, for example, FIG. 1B).
  • the first coil 106s can be arranged on and/or in the first substrate 102 .
  • the first coil 106s can be arranged on one side or both sides of the first substrate 102 .
  • the first coil 106s can be arranged completely or partially in the first substrate 102 .
  • the first substrate 102 may be a first circuit board having the first (e.g., printed) coil 106s.
  • the first substrate 102 may comprise an electrically insulating material, for example.
  • the coil assembly 100 may include a second substrate 104 .
  • the second coil 108s can be arranged on and/or in the second substrate 104 .
  • the second coil 108s can be arranged on one side or both sides of the second substrate 104 .
  • the second coil 108s can be arranged completely or partially in the second substrate 104 .
  • the second substrate 104 may be a second circuit board having the second (e.g., printed) coil 108s.
  • the second substrate 104 may comprise an electrically insulating material, for example.
  • the electrically insulating material of the first substrate 102 and/or the electrically insulating material of the second substrate 104 can be or include a fiber-reinforced plastic and/or hard paper.
  • a laminated paper e.g. FR1, e.g. FR2
  • a laminated paper e.g. FR3, e.g. CEM1
  • a fiber-reinforced plastic e.g. FR4, e.g. FR5
  • a printed coil has a coil conductor fabricated (e.g., deposited) in multiple turns on and/or in the circuit board by a printing process.
  • a coil arranged on/or in a substrate can be arranged directly on a substrate or can be arranged at least partially in the substrate. For example, a portion of the substrate may be removed (e.g., by an etch process) and the coil may be at least partially disposed in (e.g., deposited in a fabrication process) the removed (e.g., etched) area.
  • the at least one dielectric layer 110 may be arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
  • the first substrate 102, the at least one dielectric layer 110 and the second substrate 104 can form a multi-layer printed circuit board or a multi-layer printed circuit board can have the first substrate 102, the at least one dielectric layer 110 and the second substrate 104.
  • the at least one dielectric layer 110 may be a film composed of a dielectric material arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
  • the at least one dielectric layer 110 may be a plastic layer composed of a dielectric material arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
  • the plastic layer can, for example, be a plastic layer that has been cured in a manufacturing process (see, for example, the description of FIG. 9).
  • the at least one dielectric layer 110 may be a glass (e.g., a glass layer) composed of a dielectric material disposed between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
  • the at least one dielectric layer 110 may be a ceramic (e.g., a ceramic layer) composed of a dielectric material disposed between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
  • a multi-layer arrangement of the at least one dielectric layer 110 between a first substrate 102 with a first coil 106s and a second substrate 104 with a second coil 108s enables a larger spectrum in terms of the selection of the dielectric material compared to directly on the at least one dielectric layer 110 arranged coils. Furthermore, a thickness of the at least one dielectric layer 100 can be set with greater accuracy. Consequently, a dielectric material can be selected which enables high efficiency of the formed resonant circuit. A dielectric loss of a dielectric material can be described using a dielectric loss factor.
  • the dissipation factor may be a ratio of an imaginary part, er", of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material and a real part, er, of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material (ie, e r "/e r ').
  • a dielectric material of the at least one dielectric layer 110 may be configured such that it has a dielectric loss factor (ie e r '7e r ') less than 0.005 (eg less than 0.0025) in a frequency range of approximately 10 kHz up to about 1000 kHz.
  • the imaginary part, er of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material can be at least 200 times smaller than the real part, eR, of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material.
  • the dielectric material polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), one or more perfluoroalkoxy polymers (PFA), fluoroethylene-propylene (FEP), polystyrene (PS), etc. have. This leads, for example, to reduced heat loss from the coil arrangement
  • an operating frequency of the coil arrangement 100 can be in a range from approximately 10 kHz to approximately 1000 kHz.
  • a configuration of the first substrate 102 with the first coil 106s arranged thereon may essentially correspond to a configuration of the second substrate 104 with the second coil 108s arranged thereon.
  • these can be manufactured using the same method.
  • FIG. 3A shows an exploded view 300 of an example coil assembly 100 according to various embodiments.
  • the first coil 106s may have a rectangular shape and the second coil 108s may have a rectangular shape.
  • the exploded view 300 does not show the plurality of first conductive traces 122 of the first coil conductor 106 and the plurality of second conductive traces 123 of the second coil conductor 108 (see FIG. 1A, for example).
  • each coil described herein may include an inner coil end portion of the coil conductor and an outer coil end portion of the coil conductor.
  • the first coil conductor 106 may have an inner coil end portion 106i and an outer coil end portion 106a.
  • the second coil conductor 108 may have an inner coil end portion 108i and an outer coil end portion 108a.
  • the coil assembly 100 may include an operating circuit.
  • the coil arrangement 100 can have at least one first connecting conductor.
  • the at least one first connection conductor can electrically conductively connect the operating circuit to the inner coil end portion 106i ("A" in FIG. 3B) of the first coil conductor 106 .
  • the coil arrangement 100 can have at least one second connecting conductor.
  • the at least one second connection conductor can electrically conduct the operating circuit with the outer coil end portion 108a (“B” in FIG. 3B) of the second coil conductor 108 11 connect.
  • the coil arrangement 100 can be used in a transmission coil and the operating circuit can be set up in such a way that an alternating current provided to the operating circuit and/or an alternating voltage provided to the operating circuit can be fed into the inner coil end section 106i of the first coil conductor 106 and by means of the at least one second connecting conductor are coupled into the outer coil end section 108a of the second coil conductor 108.
  • the coil assembly 100 may include or be coupled to a power/voltage supply 302 .
  • the current/voltage supply can be set up to provide the alternating current or the alternating voltage to the operating circuit.
  • the coil arrangement 100 can be used in a receiving coil and the operating circuit can be set up in such a way that alternating current and/or alternating voltage can be drawn from the inner coil end section 106i of the first coil conductor 106 by means of the first connecting conductor and from the outer coil end section 108a of the second coil conductor 108 can be decoupled by means of the second connecting conductor.
  • the coil assembly 100 may include or be coupled to at least one battery.
  • the operating circuit can be set up to provide the alternating current or the alternating voltage to the at least one battery. It is understood that the described assignment of the inner coil end section to the first coil conductor and of the outer coil end section to the second coil conductor is exemplary and can also be the other way around.
  • FIG. 4 shows a section of the coil arrangement 100 according to various embodiments.
  • the first coil 106s has a rectangular shape.
  • Various example configurations of the plurality of conductive lines e.g., the plurality of first conductive lines 122, e.g., the plurality of second conductive lines 123) according to various embodiments are illustrated in FIG. 5A through FIG. 5C.
  • Each turn of the multiple turns may have a respective coil conductor width, Wi.
  • the coil conductor width, Wi may also be referred to as the turn width (such as in FIGS. 8A and 8B).
  • an arrangement of the plurality of conductive traces may define a coil conductor width, Wi, of the coil conductor (eg, in the x-direction in sectional view AA in FIG. 4).
  • An exemplary distribution of coil conductor widths is shown in FIG. 8A.
  • each substrate described herein may have a first side and a second side opposite the first side.
  • the first substrate 102 may have a first side 124 and a second side 126 opposite the first side.
  • both the plurality of first conductive lines 122 and the plurality of second conductive lines 123 can be configured in this way.
  • the plurality of conductive traces may be disposed only on (and optionally at least partially in) one side of the associated substrate.
  • the multiple conductive lines may be arranged substantially parallel to each other. An example of this is shown in FIG. 5A for four conductive lines, where a first conductive line 122(1), a second conductive line 122(2), a third conductive line 122(3) and a fourth conductive line 122(4) may be arranged substantially in parallel.
  • each conductive line of the plurality of conductive lines can extend alternately on both sides (ie alternately on the first side and on the second side) of the associated substrate. Sections of the respective conductor track can be electrically conductively connected to one another through the substrate.
  • "extending alternately on both sides of the associated substrate” can be understood to mean that first conductor track sections of the respective conductor track are arranged on the first side of the associated substrate and that second conductor track sections of the conductor track are arranged on the second side of the associated substrate are arranged.
  • the first conductor track sections and the second conductor track sections of the respective first conductor track can be electrically conductively connected to one another by means of plated-through holes through the associated substrate. Exemplary configurations for this are shown in FIG. 5B and FIG. 5C. According to various 13
  • embodiments may have two or more conductive traces on the first side and two or more other conductive traces on the second side.
  • the coil conductor can have more conductor tracks compared to an extension on only one side of the substrate (while the coil conductor width, Wi, and conductor track width remain the same).
  • the coil conductor shown in Figure 5C has five traces.
  • a parallel arrangement of the conductor tracks on one side of the substrate would allow only three conductor tracks (with the same coil conductor width, Wi, and constant conductor track width). For example, as shown in FIG.
  • the first conductive line sections and the second conductive line sections can have the same length.
  • the first conductor track sections can therefore each have the same length
  • the second conductor track sections can each have the same length
  • the first conductor track sections can have the same length as the second conductor track sections.
  • each section of a respective interconnect of the plurality of interconnects arranged on the first side of the substrate can be connected to a preceding section of the interconnect arranged on the second side of the substrate and a subsequent section of the interconnect arranged on the second side of the substrate by means of a respective contact ( eg a via) can be electrically conductively connected through the substrate, and vice versa.
  • a respective contact eg a via
  • first conductor track sections of a respective conductor track can be arranged on the first side of the associated substrate and second conductor track sections of the respective conductor track can be arranged on the second side of the associated substrate.
  • These first conductor track sections and second conductor track sections can be connected to one another in an electrically conductive manner by means of plated-through holes through the substrate.
  • FIG. 5B shows an exemplary configuration 504 of a plurality of first conductive lines 122 according to various embodiments, wherein each first conductive line portion arranged on the first side 124 of the first substrate 102 comprises each first conductive line (e.g. the conductive lines 122(1), 122(2), 122(3 ), 122(4), etc.) of the plurality of first interconnects 122 can be electrically conductively connected to a preceding second interconnect section and a subsequent second interconnect section on the second side 126 of the first substrate 102 by means of a respective contacting 510.
  • each first conductive line portion arranged on the first side 124 of the first substrate 102 comprises each first conductive line (e.g. the conductive lines 122(1), 122(2), 122(3 ), 122(4), etc.) of the plurality of first interconnects 122 can be electrically conductively connected to a preceding second interconnect section and a subsequent second interconnect section on the second side 126 of the first substrate 102 by means
  • first interconnect sections 524 of a respective interconnect can be arranged on the first side 124 of the first substrate 102 and a plurality of second interconnect sections 526 of the interconnect can be arranged on the second side 126 of the first substrate 102 .
  • a first conductive line portion 122(lb) of a first conductive line 122(1) of FIG 14 a plurality of first conductor tracks 122 with a preceding second conductor track section 122(la) of the (continuous) first conductor track 122(1) arranged on the second side 126 of the first substrate 102 by means of a contacting 510(ab) through the first substrate 102 electrically be conductively connected.
  • the first conductor track portion 122(lb) of the first conductor track 122(1) arranged on the first side 124 of the first substrate 102 can be connected to a subsequent second conductor track portion 122(1 c) of the (continuous ) first conductor track 122(1) can be electrically conductively connected through first substrate 102 by means of a contacting 510(bc).
  • the conductor tracks on the first side and on the second side of the substrate can form an intertwined structure.
  • each conductive trace of the plurality of conductive traces is disposed between exactly two other conductive traces of the plurality of conductive traces over the entire length of the coil conductor.
  • FIG. 5B further shows that the arrangement of the plurality of first conductive traces 122 may define a coil conductor width, Wi, of the first coil conductor 106 (in the x-direction).
  • the plurality of conductor tracks can each be arranged obliquely in sections to a longitudinal direction (e.g. the y-direction in FIG. 5B) of a respective turn, i, of the coil conductor (e.g. the first coil conductor 106 or the second coil conductor 108).
  • the plurality of conductor tracks can run essentially parallel to one another in sections.
  • the portions 524 located on the first side may be substantially parallel to each other.
  • the portions 526 located on the second side may be substantially parallel to each other.
  • the plurality of conductive lines e.g., the plurality of first conductive lines 122, e.g., the plurality of second conductive lines 123 may be oriented at an angle in a range from about 10° to about 35° to the longitudinal direction (e.g., the y-direction in FIG. 5B). of a respective turn, i, of the coil conductor (e.g., the first coil conductor 106 and the second coil conductor 108, respectively).
  • the expression that the multiple conductor tracks each run “in sections at an angle” to a longitudinal direction of the respective winding can be understood to mean that the 15 first conductor track sections of the multiple conductor tracks are arranged obliquely to the longitudinal direction and that the second conductor track sections of the multiple conductor tracks are arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor.
  • the expression that the multiple conductor tracks run “substantially parallel in sections” to one another can be understood to mean that the first conductor track sections of the multiple conductor tracks run parallel to one another and that the second conductor track sections of the multiple conductor tracks run parallel to one another.
  • the plurality of conductive lines may change their position relative to each other in a repeating pattern.
  • the multiple conductor tracks can change their position relative to one another in such a way that for each conductor track the total length of all sections in which the respective conductor track is arranged between two adjacent conductor tracks is essentially the same.
  • each conductive line of the plurality of conductive lines may have first sections in which the conductive line is arranged adjacent to exactly one other conductive line of the plurality of conductive lines and may have second sections in which the respective conductive line is arranged adjacent to exactly two other conductive lines of the plurality of conductive lines.
  • all of the first sections of each conductive line may have a respective total length, and the respective total length of the first sections may be substantially the same for all conductive lines of the plurality of conductive lines.
  • all second portions of each conductive line may have a respective total length, and the respective total length of the second portions may be substantially the same for all conductive lines of the plurality of conductive lines.
  • a configuration 506 for this is shown in FIG. 5C by way of example for a plurality of first conductor tracks.
  • a conductive line (e.g., conductive lines 122(1), e.g., conductive line 122(2), e.g., conductive line 122(3)) may have first portions in which the conductive line is adjacent to only one other conductive line, and second portions, in which the trace is adjacent to exactly two other traces.
  • each conductor track is arranged alternately on a first side of a substrate (e.g. the first side 124 of the first substrate 102) and on a second side of the substrate opposite the first side (e.g. the second side 126 of the first substrate 102 ) is arranged and is electrically conductively connected through the substrate by means of respective contacts (eg the contacts 510).
  • a total length of all first sections of a trace, in which the trace only 16 adjacent to another conductive line may be substantially the same for each conductive line of the plurality of conductive lines.
  • a total length of all second sections of a trace in which the trace is adjacent to exactly two other traces may be substantially the same for each trace of the plurality of traces.
  • each trace can have an equal portion of a total length of the coil conductor in which the trace is adjacent to only one other trace, and each coil conductor can be adjacent to exactly two other traces for the remaining portion of the total length of the coil conductor.
  • the same magnetic field which is generated by a current flowing in the adjacent conductor tracks, acts on each conductor track of the plurality of conductor tracks on average. This leads, for example, to an essentially equal influence of the adjacent conductor tracks on the respective conductor track of the plurality of conductor tracks. In this way, the proximity effect on the multiple conductor tracks can be reduced (eg minimized).
  • a coil arrangement can have a plurality of substrates, each with coils arranged thereon.
  • the multiple substrates may be stacked on top of each other.
  • a configuration of the coil or an arrangement of the coil on and/or in a substrate can be essentially analogous to the coil arrangement 100 .
  • FIG. 6A shows a coil arrangement 600 for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission according to various embodiments.
  • the multiple traces can be as with 17
  • At least one dielectric layer 610(n) of a plurality of dielectric layers 610(n l to N-l).
  • the coil conductor 606(n) of a coil 606s(n) may serve to generate a respective capacitance, C, in both dielectric layers 610(n), 610(n-l) adjacent to the associated substrate 602(n).
  • Exemplary connections 630, 650 of the coil arrangement 600 are shown in FIG. 6B and FIG. 6D shown.
  • the coil assembly 100 may include an operating circuit (e.g., as described with reference to FIG. 3B.
  • the coil assembly 600 may include a plurality of connecting conductors.
  • the operating circuit may be electrically conductive by means of a respective connecting conductor of the plurality of connecting conductors with an inner coil end portion of the one coil conductor 606(n) and to the outer coil end section of the other coil conductor 606(n+l), which form a respective resonant oscillating circuit
  • FIG. 7A shows a coil arrangement 700 for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission according to various embodiments.
  • the coil assembly 700 may include a plurality of tank circuit stacks (eg, N number of tank circuit stacks with M greater than or equal to 1).
  • the resonant circuit stacks of the multiplicity of resonant circuit stacks can be arranged one above the other (for example in the z direction).
  • Each tank circuit stack of the plurality of tank circuit stacks may be configured similar to coil assembly 100 .
  • the coil arrangement 700 can have a multiplicity of electrically non-conductive layers 720 .
  • at least one electrically non-conductive layer 710(m, m+1) of the multiplicity of electrically non-conductive layers can be arranged in each case between two adjacent resonant circuit stacks m, m+1. 19
  • the electrically non-conductive layer can comprise a dielectric material (see, for example, FIG. 6A).
  • coil assembly 700 may include operating circuitry and a plurality of connection conductors. Using the operating circuit, an alternating current or an alternating voltage can be coupled into and/or decoupled from respective coil end sections (e.g. inner coil end sections and/or outer coil end sections) of the coil conductors of the coil arrangement 700 by means of the plurality of connecting conductors.
  • Alternating current or alternating voltage can be applied to the coils in the diagram A-B-B-A.
  • the A-B-B-A scheme results in a total inductance of all coils such as that shown in FIG. 7C.
  • a desired total capacitance of the respective coil arrangement 100, 600, 700 for use as a transmitting coil or receiving coil in an energy transmission can be set using one or more parameters from the following group of parameters: an effective area, a dielectric material, the at least one dielectric layer, a thickness of the at least one dielectric layer and a respective type of interconnection (e.g. according to the scheme A-B-A-B or according to the scheme A-B-B-A as described herein).
  • the effective area can depend on a number of substrates, a conductor track width (or a conductor track width distribution) and/or a coil conductor width (or a coil conductor width distribution).
  • receiving coil can be set during an energy transfer using one or more parameters from the following group of parameters: a number of substrates, a number of turns, a coil conductor width (or a coil conductor width distribution), a respective distance between the turns of a coil conductor and/or or a respective area of the coils (e.g. defined by the outer radius,
  • FIG. 8A shows a diagram 802 of an exemplary coil conductor width distribution of a coil conductor according to various embodiments (e.g. the first coil conductor 106, e.g. the second coil conductor 108, e.g. a coil conductor 606(n), e.g. a coil conductor 706(m), e.g. a coil conductor 708(m )) as a function of winding position.
  • the winding position can indicate the respective winding between the inner radius, Ri, of the coil, which is formed by the coil conductor, and the outer radius, Ra, of the coil (e.g. in the x-direction, e.g. in the y-direction).
  • the coil conductor widths become progressively smaller toward the inner coil end portion (ie, toward the inner radius, Ri, of the coil) and toward the outer coil end portion (ie, toward the outer radius, R a , of the coil). smaller. According to various embodiments, the coil conductor widths can become suddenly smaller.
  • a distance of the winding section of the winding, i, from the first neighboring winding section of the other winding, i-1, can be different from a distance of the winding section of the winding, i, to the second neighboring winding section of the still other winding, i+1.
  • the plurality of conductive traces of the coil conductor may be as with reference to FIG. 5A through FIG. 5C can be arranged as described.
  • the plurality of conductive traces may be alternately arranged on the first side and on the second side of the associated substrate (see, for example, FIG. 5B and FIG. 5C).
  • a pitch between two adjacent turns may be different than at least one other pitch of two adjacent turns (e.g., between turn i+1 and turn i+2).
  • the spacing between each adjacent coil of the plurality of coils may be different from each other.
  • track width in a turn may be understood to mean that the track has that track width in at least 90% or more (eg, at least 95% or more) of the turn.
  • the conductor track can essentially have this conductor track width along the winding.
  • the trace width, s may also be referred to as the trace width (such as in FIGS. 8A and 8B).
  • a distance of the trace section of the trace, j, to the first neighboring trace section of the other trace, j-1 can be different from a distance of the trace section of the trace, j, to the second neighboring trace section of the still other trace, j+1.
  • FIG. 8B shows a diagram 832 of an exemplary trace width distribution of a trace of a coil conductor (e.g. the first coil conductor 106, e.g. the second coil conductor 108, e.g. a coil conductor 606(n), e.g. a coil conductor 706(m), e.g. a coil conductor 708(m) ) according to various embodiments as a function of winding position.
  • a coil conductor e.g. the first coil conductor 106, e.g. the second coil conductor 108, e.g. a coil conductor 606(n), e.g. a coil conductor 706(m), e.g. a coil conductor 708(m)
  • the plurality of conductive traces of the coil conductor may be as with reference to FIG. 5A through FIG. 5C can be arranged as described.
  • the plurality of conductive traces may be arranged alternately on both sides (e.g., in alternating first-side and second-side portions) of the associated substrate (see, for example, FIG. 5B and FIG. 5C).
  • the influence of the “neighborhood effect” on the individual conductor tracks can be reduced by means of such a conductor track width variation.
  • a distance between two adjacent conductive lines (eg between conductive line j and conductive line j+1) can be different from at least one other distance between two adjacent conductive lines (eg between conductive line j+1 and conductive line j+2).
  • FIG. 9A shows a flowchart 900A of a method for manufacturing a coil assembly (e.g., the coil assembly 100) according to various embodiments.
  • the method may include forming a first coil on a first side of a dielectric layer (or a layer stack of multiple dielectric layers) (in 902A).
  • the first coil can have a first coil conductor, which can be arranged in a plurality of turns.
  • the first coil conductor can have a plurality of first conductor tracks.
  • the method may include forming a second coil on an opposite side of the dielectric layer (or layer stack of multiple dielectric layers) from the first side (in 904A).
  • the second coil can have a second coil conductor, which can be arranged in several turns.
  • the second coil conductor can have a plurality of second conductor tracks.
  • the first coil, the dielectric layer (or the layer stack composed of a plurality of dielectric layers) and the second coil can form a resonant oscillating circuit.
  • FIG. 9B shows a flowchart 900B of a method for manufacturing a coil assembly (e.g., coil assembly 100, e.g., coil assembly 600, e.g., coil assembly 700) according to various embodiments.
  • a coil assembly e.g., coil assembly 100, e.g., coil assembly 600, e.g., coil assembly 700
  • the method may include forming a first coil on or in a first substrate (in 902B).
  • the first coil can have a first coil conductor, which can be arranged in a plurality of turns.
  • the first coil conductor can have a plurality of first conductor tracks.
  • the plurality of first conductive traces may be alternately disposed on a first side of the first substrate and on a second side of the first substrate opposite the first side (e.g., as described with reference to FIGS. 5B and 5C).
  • the method may include forming a second coil on a second substrate (in 904B).
  • the second coil can have a second coil conductor, which can be arranged in several turns.
  • the second coil conductor can have a plurality of second conductor tracks.
  • the plurality of second conductive lines can alternately be on a first side of the second substrate and on one of the first side 24 on the opposite second side of the second substrate (eg, as described with reference to FIGS. 5B and 5C).
  • the method may include forming at least one dielectric layer between the first substrate and the second substrate (in 906B).
  • the at least one dielectric layer can be formed between the first substrate and the second substrate in such a way that the first coil, the at least one dielectric layer and the second coil form a resonant oscillating circuit.
  • a curable plastic layer can be deposited on the first substrate or the second substrate, the respective other substrate can be arranged over the curable plastic layer, and the plastic layer can then be cured.
  • a layer stack can be formed in this way from the first substrate, the plastic layer and the second substrate.
  • the plastic layer can form the at least one dielectric layer or be part of it.
  • a film may be laminated between the first substrate and the second substrate and the film may form or be part of the at least one dielectric layer.
  • a respective coil which has a coil conductor with a plurality of conductor tracks, can be formed on or in an associated substrate of a plurality of substrates, the conductor tracks being alternately on a first side and on a second side, opposite the first side, of the associated substrate are arranged.
  • an associated dielectric layer (or a layer stack composed of a plurality of dielectric layers) can be formed between two substrates of the plurality of substrates.
  • the layer stack 600 can be formed in this way.
  • either an associated dielectric layer (or a layer stack composed of a plurality of dielectric layers) or an electrically non-conductive layer can be formed alternately in each case between two substrates of the plurality of substrates.
  • the layer stack 700 can be formed in this way.
  • first foils can form the dielectric layers and second foils the electrically non-conductive layers.
  • the substrates of the plurality of substrates and first foils and/or the second foils can be arranged one on top of the other and laminated. 25
  • the dielectric layers and/or the electrically non-conductive layers can be formed using thermosetting plastics.
  • thermosetting resin layers can be formed between the substrates of the plurality of substrates, and the thermosetting resin layers can be cured in a common treatment (e.g., a temperature treatment).
  • Example 1 is a coil arrangement for use as a transmitting coil or receiving coil in energy transmission, the coil arrangement comprising: a first (e.g. printed) coil which has a first coil conductor which is arranged in a plurality of turns, the first coil conductor having a plurality of first conductor tracks, a second (e.g. printed) coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns, the second coil conductor having a plurality of second traces; and at least one dielectric layer arranged between the first coil and the second coil such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
  • a first (e.g. printed) coil which has a first coil conductor which is arranged in a plurality of turns, the first coil conductor having a plurality of first conductor tracks
  • a second (e.g. printed) coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns, the second coil conductor having a plurality of second traces
  • the subject matter according to example 1 can optionally further comprise that a dielectric material of the at least one dielectric layer is configured such that it has a dielectric loss factor (defined as e/7e/) less than 0.005 in a frequency range of approximately 10 kHz up to about 1000 kHz.
  • a ratio of an imaginary part, er" the complex-valued relative permittivity of the dielectric material and a real part, e r ', the complex-valued relative permittivity of the dielectric material can be less than 0.005 in a frequency range from about 10 kHz to about 1000 kHz.
  • the article according to example 1 or 2 can optionally further comprise that the dielectric material comprises polypropylene, polytetrafluoroethylene, . . . , and/or .
  • the object according to one of examples 1 to 3 can optionally further comprise that the at least one dielectric layer is a film, a printed circuit board or 26 has a hardened plastic layer consisting of a dielectric material.
  • the article according to any one of examples 1 to 4 can optionally further comprise the first coil being a two-dimensional coil and/or wherein the second coil is a two-dimensional coil.
  • Example 6 the subject matter according to any one of Examples 1 to 5 can optionally further comprise that the coil arrangement further comprises: a first substrate, the first coil (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the first substrate is arranged, and a second substrate, wherein the second coil is arranged (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the second substrate; wherein the at least one dielectric layer is disposed between the first substrate and the second substrate.
  • the coil arrangement further comprises: a first substrate, the first coil (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the first substrate is arranged, and a second substrate, wherein the second coil is arranged (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the second substrate; wherein the at least one dielectric layer is disposed between the first substrate and the second substrate.
  • Example 7 the subject matter of Example 6 can optionally further include the first substrate being a first printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the article according to example 6 or 7 can optionally further comprise that the first substrate comprises an electrically insulating material.
  • the article according to example 8 can optionally further comprise that the electrically insulating material is or comprises a fiber-reinforced plastic or a laminated paper.
  • each first conductive line of the plurality of first conductive lines extends on both sides (e.g. alternately on both sides) of the first substrate and wherein sections of the respective first conductive line are electrically conductive with one another through the substrate are connected.
  • Example 11 the subject matter of any of Examples 6-10 can optionally further include the first substrate having a first side and a second side opposite the first side, and wherein first conductive trace portions of a respective first conductive trace of the plurality of first conductive traces are arranged on the first side of the first substrate and wherein second conductor track sections of the first conductor track are arranged on the second side of the first substrate.
  • the plurality of first conductor tracks can extend on both sides of the first substrate in such a way that in 27
  • the subject matter according to example 11 can optionally also have that the first conductor track sections and second conductor track sections of the respective first conductor track are electrically conductively connected to one another by means of vias through the substrate.
  • Example 13 the subject matter according to one of Examples 6 to 12 can optionally further have that the plurality of first conductor tracks are each arranged obliquely in sections to a longitudinal direction of a respective turn of the first coil conductor and that the plurality of first conductor tracks run essentially parallel to one another in sections.
  • the first trace sections of the plurality of first traces can be arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor and the second trace sections of the plurality of first traces can be arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor.
  • the first conductive line sections of the plurality of first conductive lines may run parallel to one another and the second conductive line sections of the plurality of first conductive lines may run parallel to one another.
  • Example 14 the subject matter of any of Examples 6-13 can optionally further include the plurality of first conductive lines changing relative to one another in a repeating pattern.
  • Example 15 the subject matter of any of Examples 6-14 can optionally further include the second substrate being a second printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the article according to any one of examples 6 to 15 can optionally further comprise the second substrate comprising an electrically insulating material.
  • the article according to example 16 can optionally further comprise that the electrically insulating material is or comprises a fiber reinforced plastic or a laminated paper.
  • Example 18 the subject matter of any one of Examples 6-17 can optionally further include every other conductive line of the plurality of second conductive lines 28 extends alternately on both sides of the second substrate and sections of the respective second conductor track are electrically conductively connected to one another through the substrate.
  • Example 19 the subject matter of any of Examples 6-18 can optionally further include the second substrate having a first side and a second side opposite the first side, and wherein first conductive trace portions of a respective second conductive trace of the plurality of second conductive traces are arranged on the first side of the second substrate and wherein second conductor track sections of the second conductor track are arranged on the second side of the second substrate.
  • the plurality of second conductor tracks can extend on both sides of the second substrate in such a way that, in the cross section of the second coil conductor, two or more second conductor tracks are arranged on the first side of the second substrate and two or more other second conductor tracks are arranged on the second side of the second substrate.
  • the subject matter according to example 19 can optionally also have that the first conductor track sections and second conductor track sections of the respective second conductor track are electrically conductively connected to one another by means of vias through the second substrate.
  • Example 21 the subject matter according to one of Examples 6 to 20 can optionally further have that the plurality of second conductor tracks are each arranged obliquely in sections to a longitudinal direction of a respective turn of the second coil conductor and that the plurality of second conductor tracks run substantially parallel to one another in sections.
  • the first conductive trace portions of the plurality of second conductive traces may be slanted to the longitudinal direction of each turn of the second coil conductor and the second conductive trace portions of the plurality of second conductive traces may be skewed to the longitudinal direction of each turn of the second coil conductor.
  • the first conductive line portions of the plurality of second conductive lines may run parallel to one another and the second conductive line portions of the plurality of second conductive lines may run parallel to one another.
  • Example 22 the subject matter of any one of Examples 6-21 can optionally further include the plurality of second conductive lines changing relative to one another in a repeating pattern.
  • Example 23 the subject matter of any one of Examples 1 to 22 may optionally further include each first conductive line of the plurality of first conductive lines having first sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly one other first conductive line of the plurality of first conductive lines, and wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines has second sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly two other first conductive lines of the plurality of first conductive lines
  • Example 24 the subject matter of Example 23 may optionally further include the sum of the lengths of all first portions of a respective first conductive line defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all first conductive lines
  • Example 25 the subject matter of Example 23 or 24 may optionally further include the sum of the lengths of all second portions of a respective first conductive trace defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all first conductive traces
  • Example 26 the subject matter of any one of Examples 1 to 25 may optionally further include the arrangement of the plurality of first conductive traces defining a coil conductor width of the first coil conductor, wherein the first coil conductor has a first coil conductor width in a first turn of the plurality of turns, and wherein the first Coil conductor in a second turn of the plurality of turns has a second coil conductor width different from the first coil conductor width.
  • Example 27 the subject matter of Example 26 may optionally further include the first coil conductor having a third coil conductor width in a third turn of the plurality of turns, the third turn of the first coil conductor being disposed between the first turn and the second turn of the first coil conductor, and wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
  • Example 28 the subject matter of any one of Examples 1 through 27 can optionally further comprise a turn portion of one turn of the plurality of turns of the first coil conductor between a first adjacent turn portion of another turn of the plurality of turns of the first coil conductor and a second adjacent turn portion of a yet another turn of the multiple turns of the first 30
  • Coil conductor is located, and wherein a distance of the turn portion from the first adjacent turn portion is different from a distance of the turn portion from the second adjacent turn portion.
  • Example 29 the subject matter of any one of Examples 1 to 28 may optionally further include a trace portion of a first trace of the first plurality of traces of the first coil conductor between a first adjacent trace portion of another first trace of the first plurality of traces of the first coil conductor and a second adjacent trace portion of yet another first trace of the plurality of first traces of the first coil conductor, and wherein a spacing of the trace portion from the first adjacent trace portion is different than a spacing of the trace portion from the second adjacent trace portion.
  • Example 30 the subject matter of any one of Examples 1 to 29 may optionally further include the first coil conductor having an inner coil end portion and an outer coil end portion, the plurality of first conductive traces of the first coil conductor being between the inner coil end portion of the first coil conductor and the outer coil end portion of the first coil conductor are connected in parallel to each other.
  • Example 31 the subject matter of Example 30 may optionally further include the plurality of first conductive traces being spatially separated from each other between the inner coil end portion of the first coil conductor and the outer coil end portion of the first coil conductor.
  • Example 32 the subject matter of any one of Examples 1 to 31 may optionally further include each second conductive line of the plurality of second conductive lines having first portions in which the respective second conductive line is disposed adjacent to exactly one other second conductive line of the plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines has second sections in which the respective second conductive line is arranged adjacent to exactly two other second conductive lines of the plurality of second conductive lines
  • Example 33 the subject matter of Example 32 may optionally further include where the sum of the lengths of all first portions of a respective second conductive line defines an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all second conductive lines 31
  • Example 34 the subject matter of Example 32 or 33 may optionally further include the sum of the lengths of all second portions of a respective second conductive line defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all second conductive lines.
  • Example 35 the subject matter of any one of Examples 1-34 may optionally further include the arrangement of the second plurality of conductive traces defining a coil conductor width of the second coil conductor, the second coil conductor having a first coil conductor width in a first turn of the plurality of turns; and wherein the second coil conductor has a second coil conductor width different from the first coil conductor width in a second turn of the plurality of turns.
  • the subject matter according to example 35 can optionally further comprise that the second coil conductor has a third coil conductor width in a third turn of the plurality of turns, the third turn of the second coil conductor being arranged between the first turn and the second turn of the second coil conductor, and wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
  • Example 37 the subject matter of any one of Examples 1 through 36 can optionally further include a turn portion of one turn of the plurality of turns of the second coil conductor between a first adjacent turn portion of another turn of the plurality of turns of the second coil conductor and a second adjacent turn portion of one yet another turn of the plurality of turns of the second coil conductor, and that a spacing of the turn portion from the first adjacent turn portion is different from a spacing of the turn portion from the second adjacent turn portion.
  • Example 38 the subject matter of any one of Examples 1-37 may optionally further include a first conductive line of the plurality of first conductive lines in a first turn of the plurality of turns of the first coil conductor having a first conductive line width; and in that the first trace in a second turn of the plurality of turns of the first coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
  • Example 39 the subject matter of any one of Examples 1-38 can optionally further include a first conductive line of the plurality of first conductive lines in a respective 32
  • winding of the plurality of windings of the first coil conductor has a first trace width; and that another first trace of the plurality of first traces in (e.g. the same) turn of the plurality of turns of the first coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
  • Example 40 the subject matter of any one of Examples 1-39 may optionally further include a second conductive line of the second plurality of conductive lines in a first turn of the plurality of turns of the second coil conductor having a first conductive line width; and in that the second trace has a second trace width different from the first trace width in a second turn of the plurality of turns of the second coil conductor.
  • Example 41 the subject matter of any one of Examples 1-40 may optionally further include a second conductive line of the plurality of second conductive lines in a respective turn of the plurality of turns of the second coil conductor having a first conductive line width; and that another second trace of the plurality of second traces in (e.g. the same) turn of the plurality of turns of the second coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
  • Example 42 the subject matter of any one of Examples 1 through 41 may optionally further include a trace portion of a second trace of the second plurality of traces of the second coil conductor between a first adjacent trace portion of another second trace of the plurality of second traces of the second coil conductor and a second adjacent conductive line portion of yet another second conductive line of the plurality of second conductive lines of the second coil conductor, and wherein a spacing of the conductive line portion from the first adjacent conductive line portion is different from a spacing of the conductive line portion from the second adjacent conductive line portion.
  • Example 43 the subject matter of any one of Examples 1 to 42 may optionally further include the second coil conductor having an inner coil end portion and an outer coil end portion, the plurality of second conductive traces of the second coil conductor being between the inner coil end portion of the second coil conductor and the outer coil end portion of the second coil conductor are connected in parallel to each other.
  • Example 44 the subject matter of Example 43 may optionally further include the second plurality of conductive traces being spatially separated from each other between the inner coil end portion of the second coil conductor and the outer coil end portion of the second coil conductor.
  • Example 45 the subject matter of any one of Examples 1 to 44 may optionally further include the coil assembly further including: an operating circuit, at least one first connection conductor electrically conductively connecting the operating circuit to an inner coil end portion of the first coil conductor; and at least one second connection conductor electrically conductively connecting the operation circuit to an outer coil end portion of the second coil conductor.
  • the subject matter according to example 45 can optionally further have that the operating circuit is set up in such a way that alternating current/alternating voltage provided to the operating circuit is fed into the inner coil end section of the first coil conductor by means of the at least one first connecting conductor and into the outer coil end section of the second coil conductor can be coupled in by means of the at least one second connecting conductor.
  • Example 47 the subject matter of Example 46 may optionally further include the coil assembly further including: a power/voltage supply configured to provide the AC power to the operating circuit.
  • Example 48 the subject matter according to one of Examples 45 to 47 can optionally further have that the operating circuit is set up in such a way that alternating current/alternating voltage is drawn from the inner coil end section of the first coil conductor by means of the at least one first connecting conductor and/or from the outer coil end section of the second coil conductor can be decoupled by means of the at least one second connecting conductor.
  • the subject matter according to example 48 can optionally further have that the coil arrangement further has: at least one battery, wherein the operating circuit is set up to provide decoupled alternating current or decoupled alternating voltage to the at least one battery.
  • Example 50 is a coil assembly for use as a transmitting coil or receiving coil in power transmission, the coil assembly comprising: a plurality of 34
  • Substrates wherein the substrates of the plurality of substrates are arranged one above the other, each substrate of the plurality of substrates having a respective coil conductor routed on both sides, each coil conductor having a plurality of conductor tracks in each case; a plurality of dielectric layers, at least one dielectric layer of the plurality of dielectric layers being arranged between two substrates of the plurality of substrates arranged adjacent to one another, the coil conductors of two substrates arranged adjacent to one another and the at least one dielectric layer arranged between these substrates respectively form a resonant circuit.
  • the subject matter according to example 50 can optionally further have that the coil arrangement further has: an operating circuit, a plurality of first connecting conductors, wherein for each resonant oscillating circuit an inner coil end portion of the one coil conductor, which the respective resonant oscillating circuit has, by means of an associated first connection conductor of the plurality of first connection conductors is electrically connected to the operating circuit; a plurality of second connecting conductors, wherein for each resonant oscillating circuit an outer coil end section of the respective other coil conductor which the respective resonant oscillating circuit has is electrically conductively connected to the operating circuit by means of an associated second connecting conductor of the plurality of second connecting conductors.
  • Example 52 is a coil assembly for use as a transmitting coil or receiving coil in power transmission, the coil assembly comprising: a first coil assembly according to any one of Examples 1 to 49, a second coil assembly according to any one of Examples 1 to 49; and at least one electrically non-conductive layer disposed between the first coil assembly and the second coil assembly.
  • Example 53 is a charging system having a coil assembly according to any one of Examples 1-52.
  • Example 54 is a method of manufacturing a coil assembly, the method comprising: forming a first coil having a first coil conductor arranged in multiple turns on a first side of a dielectric layer, the first coil conductor having multiple first conductive traces, Forming a second coil, which has a second coil conductor arranged in a plurality of turns, 35, on a second side of the dielectric layer opposite the first side, wherein the second coil conductor comprises a plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the second substrate; wherein the first coil, the second coil and the dielectric layer form a resonant tank circuit.
  • Example 55 is a method for manufacturing a coil assembly, the method comprising: forming a first coil, which has a first coil conductor arranged in a plurality of turns, on or in a first substrate, the first coil conductor having a plurality of first conductive traces, and wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the first substrate, forming a second coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns on or in a second substrate, wherein the second coil conductor includes a plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the second substrate; Forming at least one dielectric layer between the first substrate and the second substrate such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
  • Example 56 is a coil assembly including: a coil having a coil conductor arranged in multiple turns; wherein the coil conductor in a first turn of the plurality of turns has a first coil conductor width, wherein the coil conductor in a second turn of the plurality of turns has a second coil conductor width, and wherein the coil conductor in a third turn of the plurality of turns intermediate the first turn and the second turn of the coil conductor is arranged has a third coil conductor width; wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
  • Example 57 is a coil assembly including: a coil having a coil conductor arranged in multiple turns, the coil conductor having multiple traces. 36
  • the coil arrangement according to example 57 can optionally further have that a trace of the plurality of traces has a first trace width in a first turn (e.g. along the first turn) of the plurality of turns of the coil conductor and wherein the trace has a first trace width in a second turn (e.g. along the second turn) of the plurality of turns of the coil conductor has a second conductor track width which is different from the first conductor track width.
  • the coil arrangement according to example 57 or 58 can optionally further have that one trace of the plurality of traces in a turn (e.g. along the turn) of the plurality of turns of the coil conductor has a first trace width and wherein another trace of the plurality of traces in the turn (e.g. along the turn) has a different second track width from the first track width.
  • Example 60 the coil arrangement according to one of Examples 57 to 59 can optionally further have that a trace section of one trace of the plurality of traces of the coil conductor between a first neighboring trace section of another trace of the plurality of traces of the coil conductor and a second neighboring trace section of yet another trace of the plurality of traces of the coil conductor is located; and that a distance of the conductor track section from the first
  • Neighboring conductor track section is different from a distance of the conductor track section from the second neighboring conductor track section.

Abstract

The invention relates to coil assemblies (100, 600, 700) for use as transmission coils and/or receiving coils in energy transmission and to a method for producing same. A coil assembly (100) has: a first coil (106s) which has a first coil conductor (106) arranged in a plurality of windings, said first coil conductor (106) having a plurality of first conductor paths (122); a second coil (108s) which has a second coil conductor (108) arranged in a plurality of windings, said second coil conductor (108) having a plurality of second conductor paths (123); and at least one dielectric layer (110) which is arranged between the first coil (106s) and the second coil (108s) such that the first coil (106s), the second coil (108s), and the at least one dielectric layer (110) form a resonant circuit.

Description

1 1
Beschreibung description
Spulenanordnungen und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung Coil assemblies and method of manufacturing a coil assembly
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen Spulenanordnungen und Verfahren zum Herstellen von Spulenanordnungen. Various exemplary embodiments relate to coil assemblies and methods of manufacturing coil assemblies.
Verschiedene Ladesysteme können auf einer resonant-induktiven Energieübertragung basieren. Eine resonant-induktive Energieübertragung führt aufgrund der Anpassung der Impedanz der Spulen zu einer signifikanten Effizienzsteigerung im Vergleich zu induktiven Energieübertragungssystemen. Hierbei kann die Energiequelle (z.B. Various charging systems can be based on resonant-inductive energy transfer. A resonant-inductive energy transfer leads to a significant increase in efficiency compared to inductive energy transfer systems due to the matching of the impedance of the coils. The energy source (e.g.
Primärseite) und/oder die Last (z.B. Sekundärseite) einen resonanten Schwingkreis aufweisen. Zum Beispiel kann die Energiequelle eine Ladestation (z.B. ein Ladepad) und die Last ein Benutzergerät (z.B. ein Smartphone) sein. Ein resonant-induktives Energieübertragungssystem kann mehrere Bauelemente aufweisen, wie beispielsweise eine Spulenanordnung zur induktiven Energieübertragung und eine mit der Spulenanordnung gekoppelten Kondensatorbank zum Erzeugen der für die resonant-induktive Energieübertragung erforderlichen Kapazität. Dies erfordert, neben einer hohen elektrischen Güte, sowohl eine hohe Spannungsfestigkeit als auch eine hohe Stromfestigkeit der Bauelemente. Die Bauelemente können in einem gemeinsamen Spulengehäuse oder in separaten Gehäusen verbaut sein, was allerdings in beiden Fällen einen hohen Platzbedarf benötigt. Zusätzlich können Verbindungselemente, mechanische Befestigungen, elektrische Isolationen, und/oder thermische Anbindungen (z.B. zum Kühlen) notwendig sein. Werden die Bauelemente in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut, so verhindern die mechanischen Abmessungen der diskreten Bauteile eine Realisierung flacher (d.h. mit geringer Höhe) und/oder kompakter Baugruppen. Werden die Bauelemente in separaten Gehäusen verbaut, so erfordert dies aufgrund der großen hochfrequenten Ströme, welche zwischen der Spulenanordnung und der Kondensatorbank fließen, einen größeren Schirmungsaufwand im Vergleich zu dem gemeinsamen Gehäuse und aufgrund der großen elektrischen Spannungen einen größeren Isolationsaufwand im Vergleich zu dem gemeinsamen Gehäuse. Es ist wünschenswert, resonant-induktive Energieübertragungssysteme bereitzustellen, welche eine flache und/oder kompakte Realisierung ermöglichen. Zum Beispiel kann ein vergleichsweise flaches Ladepad (z.B. in einem Fahrzeug) zum Laden eines Benutzergeräts eine signifikante Platzeinsparung (z.B. in dem Fahrzeug) ermöglichen. 2 Primary side) and / or the load (e.g. secondary side) have a resonant oscillating circuit. For example, the power source can be a charging station (eg, a charging pad) and the load can be a user device (eg, a smartphone). A resonant-inductive energy transmission system can have several components, such as a coil arrangement for inductive energy transmission and a capacitor bank coupled to the coil arrangement for generating the capacitance required for the resonant-inductive energy transmission. In addition to high electrical quality, this requires both high dielectric strength and high current strength of the components. The components can be installed in a common coil housing or in separate housings, which, however, requires a lot of space in both cases. In addition, connecting elements, mechanical fastenings, electrical insulation and/or thermal connections (e.g. for cooling) may be necessary. If the components are installed in a common housing, the mechanical dimensions of the discrete components prevent the realization of flat (ie with a low height) and/or compact assemblies. If the components are installed in separate housings, then due to the large high-frequency currents that flow between the coil arrangement and the capacitor bank, greater shielding effort is required compared to the common housing, and due to the high electrical voltages greater insulation effort is required compared to the common housing . It is desirable to provide resonant inductive power transfer systems that allow for a low profile and/or compact implementation. For example, a relatively flat charging pad (eg, in a vehicle) for charging a user device can allow for a significant space saving (eg, in the vehicle). 2
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden Spulenanordnungen und Verfahren zum Herstellen dieser bereitgestellt, welche eine kompakte (z.B. eine vergleichsweise flache) Bauweise eines induktiv-resonanten Energieübertagungssystems (z.B. einer Energiequelle, z.B. einer zu ladenden Last) ermöglichen, indem ein oder mehrere elektrische Kapazitäten zwischen Spulen der jeweiligen Spulenanordnung erzeugt werden. Anschaulich weisen die Spulenanordnungen funktional integrierte Kapazitäten auf. According to various embodiments, coil assemblies and methods for producing them are provided which enable a compact (e.g. a comparatively flat) design of an inductive-resonant energy transmission system (e.g. an energy source, e.g. a load to be charged) by one or more electrical capacitances between coils of the respective Coil arrangement are generated. Clearly, the coil arrangements have functionally integrated capacitances.
Folglich werden daher keine zusätzlichen Bauelemente benötigt. Consequently, no additional components are therefore required.
Ferner ist es wünschenswert, eine Effizienz resonant-induktiver Energieübertragungssysteme zu erhöhen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weisen die Spulenanordnungen eine hohe Effizienz der Energieübertragung auf, indem Verluste der Spulenanordnungen reduziert werden, wie beispielsweise Verluste aufgrund des „Nachbarschaftseffekts“ (engl.: proximity effect) und/oder Verluste aufgrund des Skineffekts. Hierzu weist ein Spulenleiter mehrere (zueinander parallelgeschaltete) Leiterbahnen auf. Verschiedene Ausführungsformen betreffen Anordnungen der mehreren Leiterbahnen, wodurch der Nachbarschaftseffekt und/oder der Skineffekt zusätzlich verringert werden können. Anschaulich kann derart der Wirkungsgrad der Spulenanordnung erhöht werden. Furthermore, it is desirable to increase the efficiency of resonant-inductive energy transmission systems. According to various embodiments, the coil assemblies exhibit high energy transfer efficiency by reducing coil assembly losses, such as "proximity effect" losses and/or skin effect losses. For this purpose, a coil conductor has a plurality of conductor tracks (connected in parallel with one another). Various embodiments relate to arrangements of the plurality of conductor tracks, as a result of which the proximity effect and/or the skin effect can be additionally reduced. Clearly, the efficiency of the coil arrangement can be increased in this way.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine Spulenanordnung zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung auf: eine erste Spule, welche einen ersten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der erste Spulenleiter mehrere erste Leiterbahnen aufweist; eine zweite Spule, welche einen zweiten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der zweite Spulenleiter mehrere zweite Leiterbahnen aufweist; und mindestens eine dielektrische Schicht, welche zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule derart angeordnet ist, dass die erste Spule, die zweite Spule und die mindestens eine dielektrische Schicht einen resonanten Schwingkreis bilden. According to various embodiments, a coil arrangement for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission has: a first coil, which has a first coil conductor that is arranged in a plurality of turns, the first coil conductor having a plurality of first conductor tracks; a second coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns, the second coil conductor having a plurality of second traces; and at least one dielectric layer arranged between the first coil and the second coil such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
Anschaulich weist die Spulenanordnung einen schichtartig gestapelten Aufbau auf, wobei die für einen resonanten Schwingkreis erforderlichen Kapazitäten in der mindestens einen dielektrischen Schicht zwischen den Spulen erzeugt werden kann. Anschaulich wird eine kompakte Spulenanordnung zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung bereitgestellt. Die Ausgestaltung der Spulenleiter als mehrere (zueinander parallelgeschaltete) Leiterbahnen führt beispielsweise zu einer Verringerung des Skineffekts, wodurch eine Effizienz der kompakten Spulenanordnung signifikant erhöht wird. Verschiedene hierin beschriebene Anordnungen der mehreren Leiterbahnen 3 führen zu einer zusätzlichen Verringerung des Skineffekts und/oder des „Nachbarschaftseffekts“. Anschaulich kann bei gleichbleibender Effizienz eine zusätzliche Verringerung der Bauteilgröße und somit eine noch kompaktere Spulenanordnung erreicht werden. Clearly, the coil arrangement has a stacked structure in layers, it being possible for the capacitances required for a resonant oscillating circuit to be generated in the at least one dielectric layer between the coils. A compact coil arrangement for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission is clearly provided. The configuration of the coil conductors as a plurality of conductor tracks (connected in parallel with one another) leads, for example, to a reduction in the skin effect, as a result of which the efficiency of the compact coil arrangement is significantly increased. Various arrangements of the multiple conductive lines described herein 3 result in an additional reduction in skin effect and/or “neighborhood effect”. Clearly, with the same efficiency, an additional reduction in component size and thus an even more compact coil arrangement can be achieved.
Es zeigen Show it
Figuren 1A, 1B, 3A, 4, 6A, 7A,jeweils eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; FIGS. 1A, 1B, 3A, 4, 6A, 7A each show a coil arrangement according to different embodiments;
Figur 2 Spulenformen gemäß verschiedenen Ausführungsformen; FIG. 2 coil shapes according to various embodiments;
Figuren 3B, 6B bis 6D, 7B und 7C jeweils beispielhafte Verschaltung einer Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; FIGS. 3B, 6B to 6D, 7B and 7C each show exemplary wiring of a coil arrangement according to various embodiments;
Figuren 5A bis 5C jeweils eine beispielhafte Konfiguration mehrerer Leiterbahnen gemäß verschiedenen Ausführungsformen; FIGS. 5A to 5C each show an exemplary configuration of a plurality of conductor tracks according to various embodiments;
Figur 8A ein Diagramm einer beispielhaften Spulenleiterbreiten-Verteilung eines Spulenleiters als Funktion der Windungsposition. Figure 8A is a graph of an exemplary coil conductor width distribution of a coil conductor as a function of winding position.
Figur 8B ein Diagramm einer beispielhaften Leiterbahnbreiten-Verteilung vonFIG. 8B shows a diagram of an exemplary trace width distribution
Leiterbahnen eines Spulenleiters als Funktion der Windungsposition des Spulenleiters. Traces of a coil conductor as a function of the winding position of the coil conductor.
Figuren 9A und 9B jeweils ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIGS. 9A and 9B each show a flow chart of a method for producing a coil arrangement according to various embodiments.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifischeIn the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which specific
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „über“ mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Ein „über“ einer Seite eines Substrats angeordnetes Element kann direkt auf (z.B. in direktem körperlichen Kontakt mit) dem Element angeordnet sein oder werden. Es wird 4 verstanden, dass ein Substrat, wie hierin beschrieben, mehreren Schichten und/oder Beschichtungen aufweisen kann. Illustrated are embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "across" is used with reference to the orientation of the character(s) being described. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. An element disposed "over" a side of a substrate may be disposed directly on (eg, in direct physical contact with) the element. It will 4 understood that a substrate as described herein may have multiple layers and/or coatings.
Zum drahtlosen Laden von Benutzergeräten (z.B. Smartphones, Tablets, Smartwatches, etc.) können resonant-induktive Ladesysteme verwendet werden. Diese können zum Beispiel in Fahrzeugen eingesetzt werden. Resonant-induktive Ladesysteme weisen im Vergleich zu induktiven Ladesystemen eine erhöhte Effizienz und eine größere Reichweite auf, aber benötigen mehr Platz. Zum Beispiel in Fahrzeugen ist der Platz und somit die Bauteilgröße begrenzt. Daher kann es wünschenswert oder sogar erforderlich sein, die Bauteilgröße resonant-induktiver Ladesysteme zu verringern. Verschiedene Ausführungsformen betreffen Spulenanordnungen zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung und Verfahren zum Herstellen dieser, welche eine vergleichsweise geringe Bauteilgröße aufweisen sowie eine Effizienz der resonant- induktiven Energieübertragung steigern. Ein Ladesystem mit einer derartigen Spulenanordnung kann zum Beispiel vergleichsweise flach sein (d.h. eine geringe Höhe aufweisen), wodurch dieses als ein Ladepad ausgestaltet sein kann. Ein flaches Ladepad (z.B. mit den lateralen Dimensionen des zu ladenden Benutzergerätes) kann somit platzsparend (z.B. in das Fahrzeug) integriert werden. Auch die Benutzergeräte, wie beispielsweise Smartphones und Tablets, weisen einen räumlich stark begrenzten Platz und insbesondere eine stark begrenzte Höhe innerhalb des Gehäuses des Benutzergerätes auf. Die hierin beschriebenen Spulenanordnungen können aufgrund der kompakten Bauweise ebenfalls in den Benutzergeräten verwendet werden. Resonant inductive charging systems can be used for wireless charging of user devices (e.g. smartphones, tablets, smartwatches, etc.). These can be used in vehicles, for example. Resonant inductive charging systems have increased efficiency and longer range compared to inductive charging systems, but require more space. In vehicles, for example, the space and thus the component size is limited. Therefore, it may be desirable or even necessary to reduce the component size of resonant inductive charging systems. Various embodiments relate to coil arrangements for use as a transmission coil or reception coil in energy transmission and methods for producing them, which have a comparatively small component size and increase the efficiency of the resonant-inductive energy transmission. A charging system with such a coil arrangement can, for example, be comparatively flat (i.e. have a small height), whereby it can be designed as a charging pad. A flat charging pad (e.g. with the lateral dimensions of the user device to be charged) can thus be integrated to save space (e.g. in the vehicle). The user devices, such as smartphones and tablets, also have a very limited space and in particular a very limited height within the housing of the user device. The coil arrangements described herein can also be used in the user devices due to the compact design.
FIG. 1A und FIG. 1B zeigen jeweils eine Spulenanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Spulenanordnung 100 kann als Sendespule und/oder als Empfangsspule bei einer Energieüb erübertragung (z.B. einer resonant-induktiven Energieübertragung) dienen. Zum Beispiel kann eine Ladevorrichtung (z.B. ein Ladepad) die Spulenanordnung 100 aufweisen. Zum Beispiel kann eine zu ladende Last (z.B. ein Benutzergerät) die Spulenanordnung 100 aufweisen. FIG. 1A and FIG. 1B each show a coil arrangement 100 according to various embodiments. The coil arrangement 100 can serve as a transmitting coil and/or as a receiving coil in an energy transmission (e.g. a resonant-inductive energy transmission). For example, a charging device (e.g., a charging pad) may include coil assembly 100 . For example, a load to be charged (e.g., a user device) may include coil assembly 100 .
Die Spulenanordnung 100 kann eine erste Spule 106s aufweisen. Die erste Spule 106s kann einen ersten Spulenleiter 106 aufweisen. Der erste Spulenleiter 106 kann in mehreren Windungen angeordnet sein. Anschaulich kann der in mehreren Windungen angeordnete erste Spulenleiter 106 die erste Spule 106s bilden. Wie in der Detailansicht on FIG. 1 A gezeigt, kann der erste Spulenleiter 106 mehrere erste Leiterbahnen 122 (z.B. zwei Leiterbahnen, z.B. drei Leiterbahnen, z.B. vier Leiterbahnen, z.B. mehr als vier Leiterbahnen) aufweisen. 5 The coil arrangement 100 can have a first coil 106s. The first coil 106s may include a first coil conductor 106 . The first coil conductor 106 may be arranged in multiple turns. Clearly, the first coil conductor 106 arranged in a plurality of turns can form the first coil 106s. As shown in the detailed view of FIG. 1A, the first coil conductor 106 may include a plurality of first conductive lines 122 (eg, two conductive lines, eg, three conductive lines, eg, four conductive lines, eg, more than four conductive lines). 5
Die Spulenanordnung 100 kann eine zweite Spule 108s aufweisen. Die zweite Spule 108s kann einen zweiten Spulenleiter 108 aufweisen. Der zweite Spulenleiter 108 kann in mehreren Windungen angeordnet sein. Anschaulich kann der in mehreren Windungen angeordnete zweite Spulenleiter 108 die zweite Spule 108s bilden. Wie in der Detailansicht on FIG. 1 A gezeigt, kann der zweite Spulenleiter 108 mehrere zweite Leiterbahnen 123 (z.B. zwei Leiterbahnen, z.B. drei Leiterbahnen, z.B. vier Leiterbahnen, z.B. mehr als vier Leiterbahnen) aufweisen. The coil arrangement 100 can have a second coil 108s. The second coil 108s can have a second coil conductor 108 . The second coil conductor 108 can be arranged in multiple turns. Clearly, the second coil conductor 108 arranged in several turns can form the second coil 108s. As shown in the detailed view of FIG. 1A, the second coil conductor 108 may include a plurality of second conductive traces 123 (e.g., two conductive traces, e.g., three conductive traces, e.g., four conductive traces, e.g., more than four conductive traces).
Eine Spule, wie hierin verwendet, kann eine im Wesentlichen zweidimensionale Spule sein. Eine zweidimensionale (flache) Spule kann zum Beispiel eine zweidimensional gewickelte bzw. gedruckte Spule sein, Eine zweidimensional gewickelte bzw. gedruckte Spule kann zum Beispiel eine Flachspule sein oder bilden. Die Spule kann beispielsweise auf ein oder mehrere Seitens eines Trägers aufgebracht sein und/oder teilweise oder vollständig in ein Material (z.B., ein PCB-Material) eingebettet sein. Eine hierin beschriebene Spule kann jede zweidimensionale Wicklungsform aufweisen. Beispielhafte Spulenformen sind in FIG. 2 dargestellt. Die hierin beschriebenen Spulen können zum Beispiel eine rechteckige Form 202 mit 90°-Ecken, eine rechteckige Form 204 mit 45°- Ecken, eine rechteckige Form 206 mit abgerundeten Ecken, eine runde Form, etc. aufweisen oder können ellipsenförmig 208 sein. Anschaulich kann eine Spule rund spiralförmig oder rechteckig-spiralförmig sein. Es wird verstanden, dass diese Form lediglich als Beispiele dienen und die hierin beschrieben Spulen auch jede andere Form der Anordnung von Spulen aufweisen können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine hierin beschriebene Spule auf einer Oberfläche eines Substrats gebildet werden und eine zweidimensional gewickelte Spule kann in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Substrats gewickelt sein. Es wird verstanden, dass Windungen einer hierin beschriebenen Spule auch über anderen Windungen einer im Wesentlichen zweidimensional gewickelten Luftspule angeordnet sein können, ohne die Funktionsweise der hierin beschriebenen resonanten Schwingkreise signifikant zu beeinträchtigen. Es wird daraufhingewiesen, dass die in FIG. 2 dargestellten Spulenformen den Spulenleiter einer Spule zeigen und dass dieser Spulenleiter gemäß verschiedenen Ausführungsformen mehreren Leiterbahnen aufweisen kann. Es wird verstanden, dass in dem Fall einer im Wesentlichen zweidimensional gewickelten Spule, Leiterbahnen des Spulenleiters einer Spule ein Substrat kreuzen können (d.h. durch das Substrat hindurch verlaufen können). A coil, as used herein, can be a substantially two-dimensional coil. A two-dimensional (flat) coil can be, for example, a two-dimensionally wound or printed coil. A two-dimensionally wound or printed coil can be or form a flat coil, for example. For example, the coil may be applied to one or more sides of a substrate and/or partially or fully embedded in a material (e.g., a PCB material). A coil as described herein may have any two-dimensional winding form. Exemplary coil shapes are shown in FIG. 2 shown. For example, the coils described herein may have a rectangular shape 202 with 90° corners, a rectangular shape 204 with 45° corners, a rectangular shape 206 with rounded corners, a round shape, etc., or may be elliptical 208 shaped. Clearly, a coil can be round in the form of a spiral or rectangular in the form of a spiral. It will be understood that these shapes are given as examples only and that the coils described herein may have any other shape of arrangement of coils. According to various embodiments, a coil described herein can be formed on a surface of a substrate, and a two-dimensionally wound coil can be wound in a plane substantially parallel to the surface of the substrate. It is understood that windings of a coil described herein can also be arranged over other windings of an essentially two-dimensionally wound air-core coil without significantly impairing the functioning of the resonant circuits described herein. It is noted that the data shown in FIG. 2 show the coil conductor of a coil and that this coil conductor can have a plurality of conductor tracks according to various embodiments. It is understood that in the case of a substantially two-dimensionally wound coil, traces of the coil conductor of a coil may cross (i.e., pass through) a substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spulenleiter einer hierin beschriebenen Spule mehrere Leiterbahnen aufweisen. Diese mehreren Leiterbahnen 6 können zwischen einem inneren Spulenendabschnitt des Spulenleiters und einem äußeren Spulenendabschnitt des Spulenleiters zueinander parallelgeschaltet sein. Die mehreren Leiterbahnen können zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des Spulenleiters räumlich voneinander separiert sein. Die mehreren Leiterbahnen können zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des Spulenleiters voneinander elektrisch isoliert sein. According to various embodiments, the coil conductor of a coil described herein can have multiple conductor tracks. These multiple traces 6 may be connected in parallel to each other between an inner coil end portion of the coil conductor and an outer coil end portion of the coil conductor. The plurality of conductive traces may be spatially separated from each other between the inner coil end portion of the coil conductor and the outer coil end portion of the coil conductor. The plurality of conductive traces may be electrically isolated from each other between the inner coil end portion of the coil conductor and the outer coil end portion of the coil conductor.
Eine Spule kann einen inneren Radius, Ri, und einen äußeren Radius, Ra, aufweisen. Der Spulenleiter, welcher die Spule bildet, kann zwischen dem inneren Radius, Ri, und dem äußeren Radius, Ra, in mehreren Windungen (z.B. rund-spiralförmig oder rechteckig spiralförmig) angeordnet sein. Anschaulich kann ein Spulenleiter, der eine Spule bildet, zwei Spulenendabschnitte aufweisen. Ein innerer Spulenendabschnitt kann der Spulenendabschnitt sein, welcher dem inneren Radius, Ri, der Spule zugeordnet ist. Ein äußerer Spulenendabschnitt kann der Spulenendabschnitt sein, welcher dem äußeren Radius, Ra, der Spule zugeordnet ist. A coil can have an inner radius, Ri, and an outer radius, Ra. The coil conductor, which forms the coil, can be arranged between the inner radius, Ri, and the outer radius, R a , in several turns (eg round-spiral or rectangular-spiral). Clearly, a coil conductor that forms a coil can have two coil end sections. An inner coil end portion may be the coil end portion associated with the inner radius, Ri, of the coil. An outer coil end portion may be the coil end portion associated with the outer radius, R a , of the coil.
Anschaulich kann jede Leiterbahn in den mehreren Windungen des Spulenleiters angeordnet sein. Verschiedene Anordnungen der mehreren Leiterbahnen werden zum Beispiel mit Bezug auf die Figuren 4, 5A bis 5C beschrieben. Die mehreren Leiterbahnen können zum Beispiel ein Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, etc., aufweisen. Anschaulich kann in einem Beispiel eine hierin beschriebene Spule keinen Vollkupferspulenleiter, sondern mehrere einzelne Kupferleiterbahnen aufweisen. Dies kann einen Verlust der Spule aufgrund des Skineffekts (d.h. dass bei einem von Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leiter eine Stromdichte im Inneren des Leiters kleiner ist als in einem Randbereich (nahe der Oberfläche)) signifikant verringern. Anschaulich können die Leiterbahnen einen verringerten Querschnitt aufweisen, wodurch ein Anteil eines Bereichs der Leiterbahn, in dem die Stromdichte verringert ist, bezogen auf einen Oberflächenbereich kleiner wird. Anschaulich können die mehreren Leiterbahnen im Vergleich zu einem einzelnen Leiter eine größere Oberfläche aufweisen. Clearly, each conductor track can be arranged in the multiple windings of the coil conductor. Various arrangements of the multiple conductive lines will be described, for example, with reference to Figures 4, 5A to 5C. For example, the plurality of conductive traces may comprise a material with high electrical conductivity, such as copper, silver, gold, etc. Clearly, in one example, a coil described herein may not have a solid copper coil conductor, but rather a plurality of individual copper conductor tracks. This can significantly reduce a loss of the coil due to the skin effect (i.e. that in an electrical conductor through which alternating current flows, a current density in the interior of the conductor is smaller than in an edge area (near the surface)). Clearly, the conductor tracks can have a reduced cross-section, as a result of which a portion of a region of the conductor track in which the current density is reduced, relative to a surface area, becomes smaller. Clearly, the multiple conductor tracks can have a larger surface area compared to a single conductor.
Mit Bezug auf FIG. 1 A und FIG. 1B kann die Spulenanordnung 100 ferner mindestens eine dielektrische Schicht 100 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zwischen der ersten Spule 106s und der zweiten Spule 108s die mindestens eine dielektrische Schicht 110 (z.B. genau eine dielektrische Schicht, z.B. mehrere dielektrische Schichten) angeordnet sein. Die mindestens eine dielektrische Schicht 110 kann derart 7 zwischen der ersten Spule 106s und der zweiten Spule 108s angeordnet sein, dass die erste Spule 106s, die zweite Spule 108s und die mindestens eine dielektrische Schicht 110 einen resonanten Schwingkreis bilden. Anschaulich kann der resonante Schwingkreis (in manchen Aspekten auch als LC-Schwingkreis bezeichnet) die Induktivität, L, der ersten Spule 106s und der zweiten Spule 108s sowie die, in Reaktion auf eine an die erste Spule 106s und an die zweite Spule 108s angelegte Wechsel Spannung, zwischen der ersten Spule 106s und der zweiten Spule 108s in der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 gebildete Kapazität, C, aufweisen. Anschaulich kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 eine Kondensatorfläche bereitstellen bzw. bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und die zweite Spule in direktem Kontakt mit der mindestens einen dielektrischen Schicht angeordnet sein. Anschaulich können ein oder mehrere elektrische Kapazitäten eines resonanten Schwingkreises zwischen Windungsstrukturen der Spulen erzeugt werden. Anschaulich sind keine zusätzlichen diskreten Bauteile zum Erzeugen der Kapazitäten zur resonant-induktiven Energieübertragung erforderlich. Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur wird weniger Verbindungstechnik benötigt. Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur wird eine Anzahl elektrischer Schnittstellen verringert (z.B. vermieden). Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur sind keine zusätzlichen mechanischen Befestigungselemente zum Befestigen diskreter Bauteile notwendig. Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten (in die Spulenstruktur und/oder der Aufteilung des Spulenleiters in mehrere Leiterbahnen) werden elektrische Verluste verringert, so dass ein Wirkungsgrad erhöht wird. Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur wird ein Aufwand zur Abfuhr thermischer Verluste verringert. Aufgrund der direkten Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur werden Bauraumanforderungen an ein resonant-induktives Ladesystem signifikant verringert. Die hierin beschriebene direkte Integration der Kapazitäten in die Spulenstruktur ermöglicht einen vergleichsweise einfachen Fertigungsprozess (z.B. mittels Laminierens der Schichten und Substrate) und erhöht somit die Effizienz (z.B. die Kosteneffizienz, z.B. die Herstellungszeiteffizienz). With reference to FIG. 1A and FIG. 1B, the coil assembly 100 may further include at least one dielectric layer 100. FIG. According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 (eg exactly one dielectric layer, eg a plurality of dielectric layers) can be arranged between the first coil 106s and the second coil 108s. The at least one dielectric layer 110 can be such 7 be arranged between the first coil 106s and the second coil 108s, that the first coil 106s, the second coil 108s and the at least one dielectric layer 110 form a resonant oscillating circuit. Illustratively, the resonant tank circuit (also referred to as an LC tank circuit in some aspects) can change the inductance, L, of the first coil 106s and the second coil 108s as well as the alternating current applied to the first coil 106s and the second coil 108s voltage, capacitance, C, formed between the first coil 106s and the second coil 108s in the at least one dielectric layer 110 . Clearly, the at least one dielectric layer 110 can provide or form a capacitor surface. According to various embodiments, the first coil and the second coil can be arranged in direct contact with the at least one dielectric layer. Clearly, one or more electrical capacitances of a resonant oscillating circuit can be generated between winding structures of the coils. Clearly, no additional discrete components are required to generate the capacitances for resonant-inductive energy transmission. Due to the direct integration of the capacitances into the coil structure, less connection technology is required. Due to the direct integration of the capacitances into the coil structure, a number of electrical interfaces are reduced (eg avoided). Due to the direct integration of the capacitances into the coil structure, no additional mechanical fasteners are required to attach discrete components. Due to the direct integration of the capacitances (into the coil structure and/or the division of the coil conductor into a number of conductor tracks), electrical losses are reduced, so that efficiency is increased. Due to the direct integration of the capacitances into the coil structure, the effort required to dissipate thermal losses is reduced. Due to the direct integration of the capacitances into the coil structure, space requirements for a resonant-inductive charging system are significantly reduced. The direct integration of the capacitances into the coil structure as described herein enables a comparatively simple manufacturing process (eg by laminating the layers and substrates) and thus increases efficiency (eg cost efficiency, eg manufacturing time efficiency).
Im manchen Ausführungsformen können die erste Spule 106s und/oder die zweite Spule 108s direkt auf der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 angeordnet sein (siehe z.B. FIG. 1 A). In diesem Fall kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 zum Beispiel eine Leiterplatte (engl.: printed circuit board, PCB) oder eine Folie (z.B. eine bedruckte und/oder bedruckbare Folie) sein. Zum Beispiel können die erste Spule 106s und/oder die 8 zweite Spule 108s jeweils eine auf der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 gedruckte Schaltung sein. In some embodiments, the first coil 106s and/or the second coil 108s may be disposed directly on the at least one dielectric layer 110 (see, eg, FIG. 1A). In this case, the at least one dielectric layer 110 can be, for example, a printed circuit board (PCB) or a film (eg a printed and/or printable film). For example, the first coil 106s and/or the 8 second coils 108s can each be a circuit printed on the at least one dielectric layer 110.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 ein erstes Substrat 102 aufweisen (siehe zum Beispiel FIG. 1B). Die erste Spule 106s kann auf und/oder in dem ersten Substrat 102 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die erste Spule 106s einseitig oder beidseitig auf dem ersten Substrat 102 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die erste Spule 106s vollständig oder abschnittsweise in dem ersten Substrat 102 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Substrat 102 eine erste Leiterplatte sein, welche die erste (z.B. gedruckte) Spule 106s aufweist. Das erste Substrat 102 kann zum Beispiel ein elektrisch isolierendes Material aufweisen. According to various embodiments, the coil assembly 100 may include a first substrate 102 (see, for example, FIG. 1B). The first coil 106s can be arranged on and/or in the first substrate 102 . For example, the first coil 106s can be arranged on one side or both sides of the first substrate 102 . For example, the first coil 106s can be arranged completely or partially in the first substrate 102 . According to various embodiments, the first substrate 102 may be a first circuit board having the first (e.g., printed) coil 106s. The first substrate 102 may comprise an electrically insulating material, for example.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 ein zweites Substrat 104 aufweisen. Die zweite Spule 108s kann auf und/oder in dem zweiten Substrat 104 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die zweite Spule 108s einseitig oder beidseitig auf dem zweiten Substrat 104 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die zweite Spule 108s vollständig oder abschnittsweise in dem zweiten Substrat 104 angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Substrat 104 eine zweite Leiterplatte sein, welche die zweite (z.B. gedruckte) Spule 108s aufweist. Das zweite Substrat 104 kann zum Beispiel ein elektrisch isolierendes Material aufweisen. Das elektrisch isolierende Material des ersten Substrats 102 und/oder das elektrische isolierende Material des zweiten Substrats 104 kann ein faserverstärkter Kunststoff und/oder ein Hartpapier sein oder dieses aufweisen. Ein Hartpapier (z.B. FR1, z.B. FR2) kann Papier und Phenolharz aufweisen. Ein Hartpapier (z.B. FR3, z.B. CEM1) kann Papier und Epoxidharz aufweisen. Ein faserverstärkter Kunststoff (z.B. FR4, z.B. FR5) kann beispielsweise ein Glasfasergewebe aufweisen. According to various embodiments, the coil assembly 100 may include a second substrate 104 . The second coil 108s can be arranged on and/or in the second substrate 104 . For example, the second coil 108s can be arranged on one side or both sides of the second substrate 104 . For example, the second coil 108s can be arranged completely or partially in the second substrate 104 . According to various embodiments, the second substrate 104 may be a second circuit board having the second (e.g., printed) coil 108s. The second substrate 104 may comprise an electrically insulating material, for example. The electrically insulating material of the first substrate 102 and/or the electrically insulating material of the second substrate 104 can be or include a fiber-reinforced plastic and/or hard paper. A laminated paper (e.g. FR1, e.g. FR2) may comprise paper and phenolic resin. A laminated paper (e.g. FR3, e.g. CEM1) may comprise paper and epoxy. A fiber-reinforced plastic (e.g. FR4, e.g. FR5) can have a glass fiber fabric, for example.
Es wird verstanden, dass eine gedruckte Spule, wie hierin beschrieben, einen mittels eines Druckverfahrens auf und/oder in der Leiterplatte in mehreren Windungen hergestellten (z.B. abgeschiedenen) Spulenleiter aufweist. Eine auf/oder in einem Substrat angeordnete Spule kann direkt auf einem Substrat angeordnet sein oder kann zumindest teilweise in dem Substrat angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein Bereich des Substrats (z.B. mittels eines Ätzverfahrens) entfernt sein und die Spule kann zumindest teilweise in dem entfernten (z.B. geätzten) Bereich angeordnet sein (z.B. in einem Herstellungsverfahren darin abgeschieden werden). It is understood that a printed coil, as described herein, has a coil conductor fabricated (e.g., deposited) in multiple turns on and/or in the circuit board by a printing process. A coil arranged on/or in a substrate can be arranged directly on a substrate or can be arranged at least partially in the substrate. For example, a portion of the substrate may be removed (e.g., by an etch process) and the coil may be at least partially disposed in (e.g., deposited in a fabrication process) the removed (e.g., etched) area.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 zwischen dem ersten Substrat 102 und dem zweiten Substrat 104 angeordnet sein. 9 According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 may be arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 . 9
Anschaulich können das erste Substrat 102, die mindestens eine dielektrische Schicht 110 und das zweite Substrat 104 eine mehrlagige Leiterplatte bilden bzw. eine mehrlagige Leiterplatte kann das erste Substrat 102, die mindestens eine dielektrische Schicht 110 und das zweite Substrat 104 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 eine zwischen dem ersten Substrat 102 und dem zweiten Substrat 104 angeordnete Folie bestehend aus einem dielektrischen Material sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 eine zwischen dem ersten Substrat 102 und dem zweiten Substrat 104 angeordnete Kunststoffschicht bestehend aus einem dielektrischen Material sein. Die Kunststoffschicht kann zum Beispiel in einem Herstellungsverfahren (siehe zum Beispiel Beschreibung zu FIG. 9) ausgehärtete Kunststoffschicht sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 ein zwischen dem ersten Substrat 102 und dem zweiten Substrat 104 angeordnetes Glas (z.B. eine Glas-Schicht) bestehend aus einem dielektrischen Material sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht 110 eine zwischen dem ersten Substrat 102 und dem zweiten Substrat 104 angeordnete Keramik (z.B. eine Keramik-Schicht) bestehend aus einem dielektrischen Material sein. Clearly, the first substrate 102, the at least one dielectric layer 110 and the second substrate 104 can form a multi-layer printed circuit board or a multi-layer printed circuit board can have the first substrate 102, the at least one dielectric layer 110 and the second substrate 104. According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 may be a film composed of a dielectric material arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 . According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 may be a plastic layer composed of a dielectric material arranged between the first substrate 102 and the second substrate 104 . The plastic layer can, for example, be a plastic layer that has been cured in a manufacturing process (see, for example, the description of FIG. 9). According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 may be a glass (e.g., a glass layer) composed of a dielectric material disposed between the first substrate 102 and the second substrate 104 . According to various embodiments, the at least one dielectric layer 110 may be a ceramic (e.g., a ceramic layer) composed of a dielectric material disposed between the first substrate 102 and the second substrate 104 .
Eine mehrlagige Anordnung der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 zwischen einem ersten Substrat 102 mit einer ersten Spule 106s und einem zweiten Substrat 104 mit einer zweiten Spule 108s ermöglicht ein größeres Spektrum bezüglich der Auswahl des dielektrischen Materials im Vergleich zu direkt auf der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 angeordneten Spulen. Ferner kann eine Dicke der mindestens einen dielektrischen Schicht 100 mit höherer Genauigkeit eingestellt werden. Folglich kann ein dielektrisches Material ausgewählt werden, welches eine hohe Effizienz des gebildeten resonanten Schwingkreises ermöglicht. Ein dielektrischer Verlust eines dielektrischen Materials kann mittels eines dielektrischen Verlustfaktors beschrieben werden. Der dielektrische Verlustfaktor kann ein Verhältnis aus einem Imaginärteil, er“, der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials und einem Realteil, er , der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials (d.h. er“/er‘) sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein dielektrisches Material der mindestens einen dielektrischen Schicht 110 derart eingerichtet sein, dass dieses einen dielektrischen Verlustfaktor (d.h. er‘7er‘) kleiner als 0,005 (z.B. kleiner als 0,0025) aufweist in einem Frequenzbereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 1000 kHz. Anschaulich kann der Imaginärteil, er“, der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials mindestens 200 mal kleiner sein als der Realteil, eR, der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials. Zum Beispiel kann 10 das dielektrische Material Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polytetrafluorethylen (PTFE), ein oder mehrere Perfluoralkoxy-Polymere (PFA), Fluor ethylen-Propy len (FEP), Polystyrol (PS), etc. aufweisen. Dies führt beispielsweise zu einer verringerten Verlustwärme der Spulenanordnung A multi-layer arrangement of the at least one dielectric layer 110 between a first substrate 102 with a first coil 106s and a second substrate 104 with a second coil 108s enables a larger spectrum in terms of the selection of the dielectric material compared to directly on the at least one dielectric layer 110 arranged coils. Furthermore, a thickness of the at least one dielectric layer 100 can be set with greater accuracy. Consequently, a dielectric material can be selected which enables high efficiency of the formed resonant circuit. A dielectric loss of a dielectric material can be described using a dielectric loss factor. The dissipation factor may be a ratio of an imaginary part, er", of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material and a real part, er, of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material (ie, e r "/e r '). According to various embodiments, a dielectric material of the at least one dielectric layer 110 may be configured such that it has a dielectric loss factor (ie e r '7e r ') less than 0.005 (eg less than 0.0025) in a frequency range of approximately 10 kHz up to about 1000 kHz. Clearly, the imaginary part, er", of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material can be at least 200 times smaller than the real part, eR, of the complex-valued relative permittivity of the dielectric material. For example can 10 the dielectric material polypropylene (PP), polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), one or more perfluoroalkoxy polymers (PFA), fluoroethylene-propylene (FEP), polystyrene (PS), etc. have. This leads, for example, to reduced heat loss from the coil arrangement
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Arbeitsfrequenz der Spulenanordnung 100 in einem Bereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 1000 kHz liegen. According to various embodiments, an operating frequency of the coil arrangement 100 can be in a range from approximately 10 kHz to approximately 1000 kHz.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Konfiguration des ersten Substrats 102 mit der darauf angeordneten ersten Spule 106s im Wesentlichen einer Konfiguration des zweiten Substrats 104 mit der darauf angeordneten zweiten Spule 108s entsprechen. Zum Beispiel können diese mittels desselben Verfahrens hergestellt werden. According to various embodiments, a configuration of the first substrate 102 with the first coil 106s arranged thereon may essentially correspond to a configuration of the second substrate 104 with the second coil 108s arranged thereon. For example, these can be manufactured using the same method.
FIG. 3A zeigt eine Explosionsansicht 300 einer beispielhaften Spulenanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. In diesem Beispiel kann die erste Spule 106s eine rechteckige Form aufweisen und die zweite Spule 108s kann eine rechteckige Form aufweisen. Zur besseren Übersicht sind in der Explosionsansicht 300 die mehreren ersten Leiterbahnen 122 des ersten Spulenleiters 106 und die mehreren zweiten Leiterbahnen 123 des zweiten Spulenleiters 108 nicht dargestellt (siehe hierzu zum Beispiel FIG. 1A). FIG. 3A shows an exploded view 300 of an example coil assembly 100 according to various embodiments. In this example, the first coil 106s may have a rectangular shape and the second coil 108s may have a rectangular shape. For clarity, the exploded view 300 does not show the plurality of first conductive traces 122 of the first coil conductor 106 and the plurality of second conductive traces 123 of the second coil conductor 108 (see FIG. 1A, for example).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede hierin beschriebene Spule einen inneren Spulenendabschnitt des Spulenleiters und einen äußeren Spulenendabschnitt des Spulenleiters aufweisen. Zum Beispiel kann der erste Spulenleiter 106 einen inneren Spulenendabschnitt 106i und einen äußeren Spulenendabschnitt 106a aufweisen. Zum Beispiel kann der zweite Spulenleiter 108 einen inneren Spulenendabschnitt 108i und einen äußeren Spulenendabschnitt 108a aufweisen. According to various embodiments, each coil described herein may include an inner coil end portion of the coil conductor and an outer coil end portion of the coil conductor. For example, the first coil conductor 106 may have an inner coil end portion 106i and an outer coil end portion 106a. For example, the second coil conductor 108 may have an inner coil end portion 108i and an outer coil end portion 108a.
Eine beispielhafte Verschaltung der Spulenanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist in FIG. 3B gezeigt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 einen Betriebsschaltkreis aufweisen. Die Spulenanordnung 100 kann mindestens einen ersten Verbindungsleiter aufweisen. Der mindestens eine erste Verbindungsleiter kann den Betriebs Schaltkreis mit dem inneren Spulenendabschnitt 106i („A“ in FIG. 3B) des ersten Spulenleiters 106 elektrisch leitend verbinden. Die Spulenanordnung 100 kann mindestens einen zweiten Verbindungsleiter aufweisen. Der mindestens eine zweite Verbindungsleiter kann den Betriebsschaltkreis mit dem äußeren Spulenendabschnitt 108a („B“ in FIG. 3B) des zweiten Spulenleiters 108 elektrisch leitend 11 verbinden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 in einer Sendespule verwendet werden und der Betriebs Schaltkreis kann derart eingerichtet sein, dass ein an den Betriebsschaltkreis bereitgestellter Wechselstrom und/oder eine an den Betriebs Schaltkreis bereitgestellte Wechsel Spannung mittels des mindestens einen ersten Verbindungsleiters in den inneren Spulenendabschnitt 106i des ersten Spulenleiters 106 und mittels des mindestens einen zweiten Verbindungsleiters in den äußeren Spulenendabschnitt 108a des zweiten Spulenleiters 108 eingekoppelt werden. Zum Beispiel kann die Spulenanordnung 100 eine Strom -/Spannungsversorgung 302 aufweisen oder kann mit dieser gekoppelt sein. Die Strom -/Spannungsversorgung kann eingerichtet sein, den Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung an den Betriebs Schaltkreis bereitzustellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 in einer Empfangsspule verwendet werden und der Betriebsschaltkreis kann derart eingerichtet sein, dass Wechselstrom und/oder Wechsel Spannung aus dem inneren Spulenendabschnitt 106i des ersten Spulenleiters 106 mittels des ersten Verbindungsleiters und aus dem äußeren Spulenendabschnitt 108a des zweiten Spulenleiters 108 mittels des zweiten Verbindungsleiters ausgekoppelt werden kann. Zum Beispiel kann die Spulenanordnung 100 mindestens eine Batterie aufweisen oder kann mit dieser gekoppelt sein. Der Betriebsschaltkreis kann eingerichtet sein, den Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung an die mindestens eine Batterie bereitzustellen. Es wird verstanden, dass die beschriebene Zuordnung des inneren Spulenendabschnitts zu dem ersten Spulenleiter und des äußeren Spulenendabschnitts zu dem zweiten Spulenleiter beispielhaft ist und auch anders herum sein kann. An exemplary wiring of the coil arrangement 100 according to various embodiments is shown in FIG. 3B. According to various embodiments, the coil assembly 100 may include an operating circuit. The coil arrangement 100 can have at least one first connecting conductor. The at least one first connection conductor can electrically conductively connect the operating circuit to the inner coil end portion 106i ("A" in FIG. 3B) of the first coil conductor 106 . The coil arrangement 100 can have at least one second connecting conductor. The at least one second connection conductor can electrically conduct the operating circuit with the outer coil end portion 108a (“B” in FIG. 3B) of the second coil conductor 108 11 connect. According to various embodiments, the coil arrangement 100 can be used in a transmission coil and the operating circuit can be set up in such a way that an alternating current provided to the operating circuit and/or an alternating voltage provided to the operating circuit can be fed into the inner coil end section 106i of the first coil conductor 106 and by means of the at least one second connecting conductor are coupled into the outer coil end section 108a of the second coil conductor 108. For example, the coil assembly 100 may include or be coupled to a power/voltage supply 302 . The current/voltage supply can be set up to provide the alternating current or the alternating voltage to the operating circuit. According to various embodiments, the coil arrangement 100 can be used in a receiving coil and the operating circuit can be set up in such a way that alternating current and/or alternating voltage can be drawn from the inner coil end section 106i of the first coil conductor 106 by means of the first connecting conductor and from the outer coil end section 108a of the second coil conductor 108 can be decoupled by means of the second connecting conductor. For example, the coil assembly 100 may include or be coupled to at least one battery. The operating circuit can be set up to provide the alternating current or the alternating voltage to the at least one battery. It is understood that the described assignment of the inner coil end section to the first coil conductor and of the outer coil end section to the second coil conductor is exemplary and can also be the other way around.
FIG. 4 zeigt einen Ausschnitt der Spulenanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die diesem Beispiel weist die erste Spule 106s eine rechteckige Form auf. Verschiedene beispielhafte Konfigurationen der mehreren Leiterbahnen (z.B. der mehreren ersten Leiterbahnen 122, z.B. der mehreren zweiten Leiterbahnen 123) gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind in FIG. 5A bis FIG. 5C dargestellt. FIG. 4 shows a section of the coil arrangement 100 according to various embodiments. In this example, the first coil 106s has a rectangular shape. Various example configurations of the plurality of conductive lines (e.g., the plurality of first conductive lines 122, e.g., the plurality of second conductive lines 123) according to various embodiments are illustrated in FIG. 5A through FIG. 5C.
Jeder hierin beschriebene Spulenleiter (z.B. der erste Spulenleiter 106, z.B. der zweite Spulenleiter 108) kann in mehreren Windungen, i=l-I, angeordnet sein, wobei I jede natürliche Ganzzahl größer als oder gleich „1“ sein kann. Jede Windung der mehreren Windungen kann eine jeweilige Spulenleiterbreite, Wi, aufweisen. Die Spulenleiterbreite, Wi, kann (wie zum Beispiel in FIG. 8A und FIG. 8B) auch als Windungsbreite bezeichnet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Anordnung der mehreren Leiterbahnen eine Spulenleiterbreite, Wi, des Spulenleiters definieren (z.B. in x-Richtung in der Schnittansicht A-A in FIG. 4). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein 12 hierin beschriebener Spulenleiter in den mehreren Windungen, i=l-I, voneinander verschiedene Spulenleiterbreiten, Wi, aufweisen (z.B. kann W i i^Ni ^A\5 ^Wi
Figure imgf000014_0001
sein). Eine beispielhafte Verteilung von Spulenleiterbreiten wird in FIG. 8A gezeigt. Zum Beispiel kann der erste Spulenleiter 106 in einer ersten Windung, i=l, der mehreren Windungen eine erste Spulenleiterbreite, Wi , und in einer zweiten Windung, i=2, eine von der ersten Spulenleiterbreite, Wi , verschiedene zweite Spulenleiterbreite, W2 , aufweisen (d.h. W1AW2).
Each coil conductor described herein (eg, first coil conductor 106, eg, second coil conductor 108) may be arranged in multiple turns, i=lI, where I may be any natural integer greater than or equal to "1". Each turn of the multiple turns may have a respective coil conductor width, Wi. The coil conductor width, Wi, may also be referred to as the turn width (such as in FIGS. 8A and 8B). According to various embodiments, an arrangement of the plurality of conductive traces may define a coil conductor width, Wi, of the coil conductor (eg, in the x-direction in sectional view AA in FIG. 4). According to various embodiments, a 12 coil conductor described herein have different coil conductor widths, Wi, in the multiple turns, i=lI (e.g. W ii^Ni ^A\5 ^Wi
Figure imgf000014_0001
be). An exemplary distribution of coil conductor widths is shown in FIG. 8A. For example, the first coil conductor 106 may have a first coil conductor width, Wi , in a first turn, i=1, of the plurality of turns, and a second coil conductor width, W2 , different from the first coil conductor width, Wi , in a second turn, i=2 (ie W1AW2).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jedes hierin beschriebene Substrat eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweisen. Zum Beispiel kann das erste Substrat 102 eine erste Seite 124 und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite 126 aufweisen. According to various embodiments, each substrate described herein may have a first side and a second side opposite the first side. For example, the first substrate 102 may have a first side 124 and a second side 126 opposite the first side.
Im Folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen (z.B. Anordnungen) von mehreren Leiterbahnen beschrieben. Es wird verstanden, dass sowohl die mehreren ersten Leiterbahnen 122 als auch die mehreren zweiten Leiterbahnen 123 derart ausgestaltet sein können. Various configurations (e.g. arrangements) of multiple conductor tracks are described below. It is understood that both the plurality of first conductive lines 122 and the plurality of second conductive lines 123 can be configured in this way.
Die mehreren Leiterbahnen können zum Beispiel lediglich auf (und optional zumindest teilweise in) einer Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sein. Zum Beispiel können die mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Ein Beispiel hierfür ist in FIG. 5A für vier Leiterbahnen gezeigt, wobei eine erste Leiterbahn 122(1), eine zweite Leiterbahn 122(2), eine dritte Leiterbahn 122(3) und eine vierte Leiterbahn 122(4) im Wesentlichen parallel angeordnet sein können. For example, the plurality of conductive traces may be disposed only on (and optionally at least partially in) one side of the associated substrate. For example, the multiple conductive lines may be arranged substantially parallel to each other. An example of this is shown in FIG. 5A for four conductive lines, where a first conductive line 122(1), a second conductive line 122(2), a third conductive line 122(3) and a fourth conductive line 122(4) may be arranged substantially in parallel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen abwechselnd beidseitig (d.h. abwechselnd auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite) des zugeordneten Substrats erstrecken. Abschnitte der jeweiligen Leiterbahn können durch das Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sein. Als „abwechselnd beidseitig des zugeordneten Substrats erstreckend“, wie hierin verwendet, kann verstanden werden, dass erste Leiterb ahn- Ab schnitte der jeweiligen Leiterbahn auf der ersten Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sind und dass zweite Leiterbahn- Abschnitte der Leiterbahn auf der zweiten Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sind. Die ersten Leiterb ahn- Ab schnitte und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der jeweiligen ersten Leiterbahn können mittels Durchkontaktierungen durch das zugeordnete Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sein. Beispielhafte Konfigurationen hierfür sind in FIG. 5B und FIG. 5C gezeigt. Gemäß verschiedenen 13 According to various embodiments, each conductive line of the plurality of conductive lines can extend alternately on both sides (ie alternately on the first side and on the second side) of the associated substrate. Sections of the respective conductor track can be electrically conductively connected to one another through the substrate. As used herein, "extending alternately on both sides of the associated substrate" can be understood to mean that first conductor track sections of the respective conductor track are arranged on the first side of the associated substrate and that second conductor track sections of the conductor track are arranged on the second side of the associated substrate are arranged. The first conductor track sections and the second conductor track sections of the respective first conductor track can be electrically conductively connected to one another by means of plated-through holes through the associated substrate. Exemplary configurations for this are shown in FIG. 5B and FIG. 5C. According to various 13
Ausführungsformen können im Querschnitt des Spulenleiters zwei oder mehr Leiterbahnen auf der ersten Seite und zwei oder mehr andere Leiterbahnen auf der zweiten Seite angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Spulenleiter im Vergleich zu einer Erstreckung auf nur einer Seite des Substrats (bei gleichbleibender Spulenleiterbreite, Wi, und gleichbleibender Leiterbahnbreite) mehr Leiterbahnen aufweisen. Beispielsweise hat der in FIG. 5B gezeigte Spulenleiter sechs Leiterbahnen und der in FIG. 5C gezeigte Spulenleiter hat fünf Leiterbahnen. Eine parallele Anordnung der Leiterbahnen auf einer Seite des Substrats würde demgegenüber (bei gleichbleibender Spulenleiterbreite, Wi, und gleichbleibender Leiterbahnbreite) nur drei Leiterbahnen ermöglichen. Wie beispielsweise in FIG. 5B zu sehen ist, können die ersten Leiterbahn-Abschnitte und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte die gleiche Länge aufweisen. Also können die ersten Leiterbahn- Abschnitte jeweils die gleiche Länge aufweisen, die zweiten Leiterbahn- Abschnitte jeweils die gleiche Länge aufweisen, und die ersten Leiterbahn-Abschnitte die gleiche Länge wie die zweiten Leiterbahn-Abschnitte aufweisen. In the cross-section of the coil conductor, embodiments may have two or more conductive traces on the first side and two or more other conductive traces on the second side. In this way, the coil conductor can have more conductor tracks compared to an extension on only one side of the substrate (while the coil conductor width, Wi, and conductor track width remain the same). For example, the one shown in FIG. 5B and the coil conductor shown in FIG. The coil conductor shown in Figure 5C has five traces. In contrast, a parallel arrangement of the conductor tracks on one side of the substrate would allow only three conductor tracks (with the same coil conductor width, Wi, and constant conductor track width). For example, as shown in FIG. 5B, the first conductive line sections and the second conductive line sections can have the same length. The first conductor track sections can therefore each have the same length, the second conductor track sections can each have the same length, and the first conductor track sections can have the same length as the second conductor track sections.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeder auf der ersten Seite des Substrats angeordnete Abschnitt einer jeweiligen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen mit einem auf der zweiten Seite des Substrats angeordneten vorangehenden Abschnitt der Leiterbahn und einem auf der zweiten Seite des Substrats angeordneten nachfolgenden Abschnitt der Leiterbahn mittels einer jeweiligen Kontaktierung (z.B. ein Via) durch das Substrat hindurch elektrisch leitfähig verbunden sein, und vice versa. Anschaulich können erste Leiterb ahn- Ab schnitte einer jeweiligen Leiterbahn auf der ersten Seite des zugeordneten Substrats und zweite Leiterbahn- Abschnitte der jeweiligen Leiterbahn auf der zweiten Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sein. Diese ersten Leiterbahn-Abschnitte und zweiten Leiterbahn-Abschnitte können mittels Durchkontaktierungen durch das Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sein. FIG. 5B zeigt eine beispielhafte Konfiguration 504 mehrerer erster Leiterbahnen 122 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei jeder auf der ersten Seite 124 des ersten Substrats 102 angeordnete erste Leiterbahn- Abschnitt jeder ersten Leiterbahn (z.B. der Leiterbahnen 122(1), 122(2), 122(3), 122(4), etc.) der mehreren ersten Leiterbahnen 122 mit einem vorangehenden zweiten Leiterbahn-Abschnitt und einem nachfolgenden zweiten Leiterbahn-Abschnitt auf der zweiten Seite 126 des ersten Substrats 102 mittels einer jeweiligen Kontaktierung 510 elektrisch leitfähig verbunden sein kann. Anschaulich können mehrere erste Leiterbahn-Abschnitte 524 einer jeweiligen Leiterbahn auf der ersten Seite 124 des ersten Substrats 102 und mehrere zweite Leiterbahn-Abschnitt 526 der Leiterbahn auf der zweiten Seite 126 des ersten Substrats 102 angeordnet sein. Als ein veranschaulichendes Beispiel kann ein auf der ersten Seite 124 des ersten Substrats 102 angeordneter erster Leiterbahn-Abschnitt 122(lb) einer ersten Leiterbahn 122(1) der 14 mehreren ersten Leiterbahnen 122 mit einem auf der zweiten Seite 126 des ersten Substrats 102 angeordneten vorangehenden zweiten Leiterbahn-Abschnitt 122(la) der (fortlaufenden) ersten Leiterbahn 122(1) mittels einer Kontaktierung 510(a-b) durch das erste Substrat 102 hindurch elektrisch leitfähig verbunden sein. Der ersten Seite 124 des ersten Substrats 102 angeordnete erste Leiterbahn-Abschnitt 122(lb) der ersten Leiterbahn 122(1) kann mit einem auf der zweiten Seite 126 des ersten Substrats 102 angeordneten nachfolgenden zweiten Leiterbahn- Abschnitt 122(1 c) der (fortlaufenden) ersten Leiterbahn 122(1) mittels einer Kontaktierung 510(b-c) durch das erste Substrat 102 hindurch elektrisch leitfähig verbunden sein. Anschaulich können die Leiterbahnen auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite des Substrats eine verflochtene Struktur bilden. In einer derartigen Anordnung ist jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen über die gesamte Länge des Spulenleiters hinweg zwischen genau zwei anderen Leiterbahnen der mehreren Leiterbahnen angeordnet. Dies führt beispielsweise zu einem im Wesentlichen gleichen Einfluss benachbarter Leiterbahnen auf die jeweilige Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen. Dadurch kann der Nachbarschaftseffekt auf die mehreren Leiterbahnen reduziert (z.B. minimiert) werden. Anschaulich wirkt auf jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen der gleiche verkette Fluss, wodurch Potentialunterschiede zwischen den Leiterbahnen reduziert werden. According to various embodiments, each section of a respective interconnect of the plurality of interconnects arranged on the first side of the substrate can be connected to a preceding section of the interconnect arranged on the second side of the substrate and a subsequent section of the interconnect arranged on the second side of the substrate by means of a respective contact ( eg a via) can be electrically conductively connected through the substrate, and vice versa. Clearly, first conductor track sections of a respective conductor track can be arranged on the first side of the associated substrate and second conductor track sections of the respective conductor track can be arranged on the second side of the associated substrate. These first conductor track sections and second conductor track sections can be connected to one another in an electrically conductive manner by means of plated-through holes through the substrate. FIG. 5B shows an exemplary configuration 504 of a plurality of first conductive lines 122 according to various embodiments, wherein each first conductive line portion arranged on the first side 124 of the first substrate 102 comprises each first conductive line (e.g. the conductive lines 122(1), 122(2), 122(3 ), 122(4), etc.) of the plurality of first interconnects 122 can be electrically conductively connected to a preceding second interconnect section and a subsequent second interconnect section on the second side 126 of the first substrate 102 by means of a respective contacting 510. Clearly, a plurality of first interconnect sections 524 of a respective interconnect can be arranged on the first side 124 of the first substrate 102 and a plurality of second interconnect sections 526 of the interconnect can be arranged on the second side 126 of the first substrate 102 . As an illustrative example, a first conductive line portion 122(lb) of a first conductive line 122(1) of FIG 14 a plurality of first conductor tracks 122 with a preceding second conductor track section 122(la) of the (continuous) first conductor track 122(1) arranged on the second side 126 of the first substrate 102 by means of a contacting 510(ab) through the first substrate 102 electrically be conductively connected. The first conductor track portion 122(lb) of the first conductor track 122(1) arranged on the first side 124 of the first substrate 102 can be connected to a subsequent second conductor track portion 122(1 c) of the (continuous ) first conductor track 122(1) can be electrically conductively connected through first substrate 102 by means of a contacting 510(bc). Clearly, the conductor tracks on the first side and on the second side of the substrate can form an intertwined structure. In such an arrangement, each conductive trace of the plurality of conductive traces is disposed between exactly two other conductive traces of the plurality of conductive traces over the entire length of the coil conductor. This leads, for example, to an essentially equal influence of adjacent conductor tracks on the respective conductor track of the plurality of conductor tracks. In this way, the proximity effect on the multiple conductor tracks can be reduced (eg minimized). Essentially the same interlinked flux acts on each interconnect of the plurality of interconnects, as a result of which potential differences between the interconnects are reduced.
Anschaulich zeigt die FIG. 5B ferner, dass die Anordnung der mehreren ersten Leiterbahnen 122 eine Spulenleiterbreite, Wi, des ersten Spulenleiters 106 (in x-Richtung) definieren kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Leiterbahnen jeweils abschnittsweise schräg zu einer Längsrichtung (z.B. der y-Richtung in FIG. 5B) einer jeweiligen Windung, i, des Spulenleiters (z.B. des ersten Spulenleiters 106 bzw. des zweiten Spulenleiters 108) angeordnet sein. Hierbei können die mehreren Leiterbahnen abschnittsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Zum Beispiel können die auf der ersten Seite angeordneten Abschnitte 524 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Zum Beispiel können die auf der zweiten Seite angeordneten Abschnitte 526 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Leiterbahnen (z.B. die mehreren ersten Leiterbahnen 122, z.B. die mehreren zweiten Leiterbahnen 123) in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 35° zu der Längsrichtung (z.B. der y-Richtung in FIG. 5B) einer jeweiligen Windung, i, des Spulenleiters (z.B. des ersten Spulenleiters 106 bzw. des zweiten Spulenleiters 108) angeordnet sein. FIG. 5B further shows that the arrangement of the plurality of first conductive traces 122 may define a coil conductor width, Wi, of the first coil conductor 106 (in the x-direction). According to various embodiments, the plurality of conductor tracks can each be arranged obliquely in sections to a longitudinal direction (e.g. the y-direction in FIG. 5B) of a respective turn, i, of the coil conductor (e.g. the first coil conductor 106 or the second coil conductor 108). In this case, the plurality of conductor tracks can run essentially parallel to one another in sections. For example, the portions 524 located on the first side may be substantially parallel to each other. For example, the portions 526 located on the second side may be substantially parallel to each other. According to various embodiments, the plurality of conductive lines (e.g., the plurality of first conductive lines 122, e.g., the plurality of second conductive lines 123) may be oriented at an angle in a range from about 10° to about 35° to the longitudinal direction (e.g., the y-direction in FIG. 5B). of a respective turn, i, of the coil conductor (e.g., the first coil conductor 106 and the second coil conductor 108, respectively).
Unter dem Ausdruck, dass die mehreren Leiterbahnen jeweils „abschnittsweise schräg“ zu einer Längsrichtung der jeweiligen Windung verlaufen, kann verstanden werden, dass die 15 ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren Leiterbahnen schräg zu der Längsrichtung angeordnet sind und dass die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren Leiterbahnen schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters angeordnet sind. The expression that the multiple conductor tracks each run “in sections at an angle” to a longitudinal direction of the respective winding can be understood to mean that the 15 first conductor track sections of the multiple conductor tracks are arranged obliquely to the longitudinal direction and that the second conductor track sections of the multiple conductor tracks are arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor.
Unter dem Ausdruck, dass die mehreren Leiterbahnen „abschnittsweise im Wesentlichen parallel“ zueinander verlaufen, kann verstanden werden, dass die ersten Leiterbahn- Abschnitte der mehreren Leiterbahnen parallel zueinander verlaufen und dass die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren Leiterbahnen parallel zueinander verlaufen. The expression that the multiple conductor tracks run “substantially parallel in sections” to one another can be understood to mean that the first conductor track sections of the multiple conductor tracks run parallel to one another and that the second conductor track sections of the multiple conductor tracks run parallel to one another.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Leiterbahnen ihre relative Lage zueinander in einem sich wiederholenden Muster verändern. Die mehreren Leiterbahnen können ihre relative Lage zueinander derart verändern, dass für jede Leiterbahn eine Gesamtlänge aller Abschnitte, in welchen die jeweilige Leiterbahn zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen angeordnet ist, im Wesentlichen gleich ist. Zum Beispiel kann jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen erste Abschnitte aufweisen, in welchen die Leiterbahn benachbart zu genau einer anderen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen angeordnet ist und kann zweite Abschnitte aufweisen, in welchen die jeweilige Leiterbahn benachbart zu genau zwei anderen Leiterbahnen der mehreren Leiterbahnen angeordnet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können alle ersten Abschnitte jeder Leiterbahn eine jeweilige Gesamtlänge haben und die jeweilige Gesamtlänge der ersten Abschnitte kann für alle Leiterbahnen der mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen gleich sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können alle zweiten Abschnitte jeder Leiterbahn eine jeweilige Gesamtlänge haben und die jeweilige Gesamtlänge der zweiten Abschnitte kann für alle Leiterbahnen der mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen gleich sein. Eine Konfiguration 506 hierfür ist in FIG. 5C beispielhaft für mehrere erste Leiterbahnen gezeigt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Leiterbahn (z.B. die Leiterbahnen 122(1), z.B. die Leiterbahn 122(2), z.B. die Leiterbahn 122(3)) erste Abschnitte, in denen die Leiterbahn lediglich zu einer anderen Leiterbahn benachbart ist, und zweite Abschnitte, in denen die Leiterbahn zu genau zwei anderen Leiterbahnen benachbart ist, aufweisen. Eine derartige Anordnung kann dadurch ermöglicht werden, dass jede Leiterbahn abwechselnd auf einer ersten Seite eines Substrats (z.B. der ersten Seite 124 des ersten Substrats 102) und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats (z.B. der zweiten Seite 126 des ersten Substrats 102) angeordnet ist und mittels jeweiliger Kontaktierungen (z.B. den Kontaktierungen 510) durch das Substrat hindurch elektrisch leitfähig verbunden ist. Eine Gesamtlänge aller ersten Abschnitte einer Leiterbahn, in den die Leiterbahn lediglich zu 16 einer anderen Leiterbahn benachbart ist, kann für jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen gleich sein. Eine Gesamtlänge aller zweiten Abschnitte einer Leiterbahn, in den die Leiterbahn zu genau zwei anderen Leiterbahnen benachbart ist, kann für jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen im Wesentlichen gleich sein. Anschaulich kann jede Leiterbahn einen gleichen Anteil von einer Gesamtlänge des Spulenleiters aufweisen, in dem die Leiterbahn lediglich zu einer anderen Leiterbahn benachbart ist, und jeder Spulenleiter kann den verbleibenden Anteil von der Gesamtlänge des Spulenleiters zu genau zwei anderen Leiterbahnen benachbart sein. In einer derartigen Anordnung wirkt, über die Gesamtlänge des Spulenleiters hinweg betrachtet, auf jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen im Mittel das gleiche Magnetfeld, welches von einem in den benachbarten Leiterbahnen fließenden Strom erzeugt wird. Dies führt beispielsweise zu einem im Wesentlichen gleichen Einfluss der benachbarten Leiterbahnen auf die jeweilige Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen. Dadurch kann der Nachbarschaftseffekt auf die mehreren Leiterbahnen reduziert (z.B. minimiert) werden. According to various embodiments, the plurality of conductive lines may change their position relative to each other in a repeating pattern. The multiple conductor tracks can change their position relative to one another in such a way that for each conductor track the total length of all sections in which the respective conductor track is arranged between two adjacent conductor tracks is essentially the same. For example, each conductive line of the plurality of conductive lines may have first sections in which the conductive line is arranged adjacent to exactly one other conductive line of the plurality of conductive lines and may have second sections in which the respective conductive line is arranged adjacent to exactly two other conductive lines of the plurality of conductive lines. According to various embodiments, all of the first sections of each conductive line may have a respective total length, and the respective total length of the first sections may be substantially the same for all conductive lines of the plurality of conductive lines. According to various embodiments, all second portions of each conductive line may have a respective total length, and the respective total length of the second portions may be substantially the same for all conductive lines of the plurality of conductive lines. A configuration 506 for this is shown in FIG. 5C by way of example for a plurality of first conductor tracks. According to various embodiments, a conductive line (e.g., conductive lines 122(1), e.g., conductive line 122(2), e.g., conductive line 122(3)) may have first portions in which the conductive line is adjacent to only one other conductive line, and second portions, in which the trace is adjacent to exactly two other traces. Such an arrangement can be made possible by the fact that each conductor track is arranged alternately on a first side of a substrate (e.g. the first side 124 of the first substrate 102) and on a second side of the substrate opposite the first side (e.g. the second side 126 of the first substrate 102 ) is arranged and is electrically conductively connected through the substrate by means of respective contacts (eg the contacts 510). A total length of all first sections of a trace, in which the trace only 16 adjacent to another conductive line may be substantially the same for each conductive line of the plurality of conductive lines. A total length of all second sections of a trace in which the trace is adjacent to exactly two other traces may be substantially the same for each trace of the plurality of traces. Clearly, each trace can have an equal portion of a total length of the coil conductor in which the trace is adjacent to only one other trace, and each coil conductor can be adjacent to exactly two other traces for the remaining portion of the total length of the coil conductor. In such an arrangement, viewed over the entire length of the coil conductor, the same magnetic field, which is generated by a current flowing in the adjacent conductor tracks, acts on each conductor track of the plurality of conductor tracks on average. This leads, for example, to an essentially equal influence of the adjacent conductor tracks on the respective conductor track of the plurality of conductor tracks. In this way, the proximity effect on the multiple conductor tracks can be reduced (eg minimized).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Spulenanordnung mehrere Substrate mit jeweils darauf angeordneten Spulen aufweisen. Die mehreren Substrate können übereinander gestapelt sein. Eine Konfiguration der Spule bzw. eine Anordnung der Spule auf und/oder in einem Substrat kann hierbei im Wesentlichen analog zu der Spulenanordnung 100 sein. According to various embodiments, a coil arrangement can have a plurality of substrates, each with coils arranged thereon. The multiple substrates may be stacked on top of each other. A configuration of the coil or an arrangement of the coil on and/or in a substrate can be essentially analogous to the coil arrangement 100 .
FIG. 6A zeigt eine Spulenanordnung 600 zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIG. 6A shows a coil arrangement 600 for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission according to various embodiments.
Die Spulenanordnung 600 kann eine Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) aufweisen. Die Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) kann übereinander (z.B. in z-Richtung) angeordnet sein (wobei Njede natürliche Ganzzahl größer als oder gleich zwei sein kann). Jedem Substrat 602(n) der Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) kann eine Spule 606s(n) einer Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N) zugeordnet sein. Jede Spule 606s(n) der Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N) kann einen jeweiligen Spulenleiter 606(n) einer Vielzahl von Spulenleitern 606(n=l bis N) aufweisen. Jeder Spulenleiter 606(n) der Vielzahl von Spulenleitern 606(n=l bis N) kann in mehreren Windungen angeordnet sein und kann mehrere Leiterbahnen aufweisen, wie beispielsweise mit Bezug auf die Spulenanordnung 100 beschrieben. Jede Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen eines Spulenleiters kann abwechselnd auf einer ersten Seite und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des zugeordneten Substrats der Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) angeordnet sein. Zum Beispiel können die mehreren Leiterbahnen wie mit 17 The coil assembly 600 may include a plurality of substrates 602 (n=1 to N). The plurality of substrates 602 (n=1 to N) may be stacked (eg, in the z-direction) (where N may be any natural integer greater than or equal to two). Each substrate 602(n) of the plurality of substrates 602(n=1 to N) may be associated with one coil 606s(n) of a plurality of coils 606s(n=1 to N). Each coil 606s(n) of the plurality of coils 606s(n=1 to N) may have a respective coil conductor 606(n) of a plurality of coil conductors 606(n=1 to N). Each coil conductor 606(n) of the plurality of coil conductors 606(n=1 to N) may be arranged in multiple turns and may include multiple traces, such as described with respect to the coil assembly 100 . Each conductive line of the plurality of conductive lines of a coil conductor can be arranged alternately on a first side and on a second side, opposite the first side, of the associated substrate of the plurality of substrates 602 (n=1 to N). For example, the multiple traces can be as with 17
Bezug auf FIG. 5B und/oder FIG. 5C beschrieben, angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zwischen zwei benachbarten Substraten 602(n), 602(n+l) der Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) jeweils mindestens eine dielektrische Schicht 610(n) einer Vielzahl von dielektrischen Schichten 610(n=l bis N-l) angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die jeweils zwei benachbarten Substraten 602(n), 602(n+l) der Vielzahl von Substraten 602(n=l bis N) zugeordneten Spulen 606s(n), 606s(n+l) und die zwischen den zwei benachbarten Substraten 602(n), 602(n+l) angeordnete mindestens eine dielektrische Schicht 610(n) jeweils einen resonanten Schwingkreis bilden. Hierbei zeigt sich anschaulich, dass, wenn der Spulenleiter 606(n) einer Spule 606s(n) abwechselnd beidseitig des zugeordneten Substrats angeordnet ist (sich also zum Beispiel auf der ersten Seite angeordnete erste Leiterbahn- Abschnitte und auf der zweiten Seite angeordnete zweite Leiterbahn-Abschnitte einer jeweiligen Leiterbahn abwechseln), die Spule 606s(n) zum Erzeugen einer jeweiligen Kapazität, C, in beiden zu dem zugeordneten Substrat 602(n) benachbarten dielektrischen Schichten 610(n), 610(n-l) dienen kann. Referring to FIG. 5B and/or FIG. 5C described. According to various embodiments, at least one dielectric layer 610(n) of a plurality of dielectric layers 610(n=l to N-l). According to various embodiments, the respective two adjacent substrates 602(n), 602(n+l) of the plurality of substrates 602(n=l to N) associated coils 606s(n), 606s(n+l) and those between the two adjacent substrates 602(n), 602(n+l) arranged at least one dielectric layer 610(n) each form a resonant oscillating circuit. This clearly shows that if the coil conductor 606(n) of a coil 606s(n) is arranged alternately on both sides of the associated substrate (i.e., for example, first conductor track sections arranged on the first side and second conductor track sections arranged on the second side Alternating portions of a respective conductive trace), the coil 606s(n) may serve to generate a respective capacitance, C, in both dielectric layers 610(n), 610(n-l) adjacent to the associated substrate 602(n).
Beispielhafte Verschaltungen 630, 650 der Spulenanordnung 600 sind in FIG. 6B und FIG. 6D gezeigt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 100 einen Betriebsschaltkreis aufweisen (z.B. wie mit Bezug auf FIG. 3B beschrieben. Die Spulenanordnung 600 kann eine Vielzahl von Verbindungleitern aufweisen. Der Betriebsschaltkreis kann mittels eines jeweiligen Verbindungsleiters der Vielzahl von Verbindungsleiter elektrisch leitend mit einem inneren Spulendendabschnitt des einen Spulenleiters 606(n) und mit dem äußeren Spulenendabschnitt des anderen Spulenleiters 606(n+l), welche einen jeweiligen resonanten Schwingkreis bilden, elektrisch leitend verbunden sein. Die Spulenanordnung 600 kann eine Strom-/Spannungsversorgung aufweisen, welche eingerichtet sein kann, einen Wechselstrom bzw. eine Wechsel Spannung an den Betriebsschaltkreis bereitzustellen. Anschaulich kann derart abwechselnd an den inneren Spulenendabschnitt und den äußeren Spulenendabschnitt der übereinander angeordneten Spulenleiter 606(n=l bis N) ein Wechselstrom bzw. eine Wechsel Spannung angelegt werden. Anschaulich kann der Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung in dem Schema A-B-A-B (siehe FIG. 6B) an die Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N) angelegt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung mittels des Betriebs Schaltkreis und der Vielzahl von Verbindungsleitern in dem Schema A-B-B-A (siehe FIG. 6D) an die Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N) angelegt werden. Es wird verstanden, dass der Betriebs Schaltkreis entsprechend mit den jeweiligen inneren Spulenendabschnitten (A) und den jeweiligen äußeren Spulenendabschnitten (B) mittels zugeordneten Verbindungsleiter elektrisch 18 leitend verbunden sein kann. Wird der Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung in dem Schema A-B-B-A an die Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N) angelegt, so erzeugt dies in jeder zweiten mindestens einen dielektrischen Schicht (d.h. in jeder mindestens einen dielektrischen Schicht deren zugeordnete Spulen entweder beide einen bzw. eine an dem inneren Spulenendabschnitt (A) angelegten Wechselstrom bzw. angelegte Wechsel Spannung oder beide einen bzw. eine an dem äußeren Spulenendabschnitt (B) angelegten Wechselstrom bzw. angelegte Wechsel Spannung aufweisen) im Wesentlichen keinen Potentialunterschied, wodurch beispielsweise das Material dieser dielektrischen Schichten und/oder eine Schichtdicke dieser im Wesentlichen unerheblich für die Funktion der Spulenanordnung ist. Sowohl das Schema A-B-A-B als auch das Schema A-B-B-A führen zu einer Gesamtinduktivität der Vielzahl von Spulen 606s(n=l bis N), wie beispielsweise in FIG. 6C gezeigt. Exemplary connections 630, 650 of the coil arrangement 600 are shown in FIG. 6B and FIG. 6D shown. According to various embodiments, the coil assembly 100 may include an operating circuit (e.g., as described with reference to FIG. 3B. The coil assembly 600 may include a plurality of connecting conductors. The operating circuit may be electrically conductive by means of a respective connecting conductor of the plurality of connecting conductors with an inner coil end portion of the one coil conductor 606(n) and to the outer coil end section of the other coil conductor 606(n+l), which form a respective resonant oscillating circuit Clearly, an alternating current or an alternating voltage can be applied alternately to the inner coil end section and the outer coil end section of the coil conductors 606 (n=1 to N) arranged one above the other. Clearly, the alternating current or the alternating voltage can be applied to the plurality of coils 606s (n=1 to N) in the scheme ABAB (see FIG. 6B). According to various embodiments, the alternating current or voltage can be applied to the plurality of coils 606s (n=1 to N) by means of the operating circuit and the plurality of connection conductors in the scheme ABBA (see FIG. 6D). It is understood that the operating circuit is electrically connected to the respective inner coil end portions (A) and the respective outer coil end portions (B) by means of associated connection conductors 18 can be conductively connected. If the alternating current or the alternating voltage is applied to the plurality of coils 606s (n=1 to N) in the scheme ABBA, this produces in every second at least one dielectric layer (ie in every at least one dielectric layer its associated coils either both an alternating current or alternating voltage applied to the inner coil end section (A) or both an alternating current or alternating voltage applied to the outer coil end section (B) have essentially no potential difference, whereby, for example, the material of these dielectric layers and / or a layer thickness of this is essentially irrelevant for the function of the coil assembly. Both the ABAB scheme and the ABBA scheme result in a total inductance of the plurality of coils 606s (n=1 to N) such as shown in FIG. 6C.
FIG. 7A zeigt eine Spulenanordnung 700 zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIG. 7A shows a coil arrangement 700 for use as a transmission coil or reception coil in an energy transmission according to various embodiments.
Die Spulenanordnung 700 kann eine Vielzahl von Schwingkreisstapeln aufweisen (z.B. eine Anzahl N von Schwingkreisstapeln mit M größer als oder gleich 1). Die Schwingkreisstapel der Vielzahl von Schwingkreisstapeln können übereinander (z.B. in z- Richtung) angeordnet sein. Jeder Schwingkreisstapel der Vielzahl von Schwingkreisstapeln kann ähnlich zu der Spulenanordnung 100 eingerichtet sein. Zum Beispiel kann jeder Schwingkreisstapel, m, der Vielzahl von Schwingkreisstapeln, m=l bis M, ein erstes Substrat 702(m), eine auf und/oder in dem ersten Substrat 702(m) angeordnete erste Spule 706s(m), welche einen in mehreren Windungen angeordneten ersten Spulenleiter 706(m) aufweist, ein zweites Substrat 704(m), eine auf und/oder in dem zweiten Substrat 704(m) angeordnete zweite Spule 708s(m), welche einen in mehreren Windungen angeordneten zweiten Spulenleiter 708(m) aufweist, und mindestens eine dielektrische Schicht 710(m), welche zwischen der ersten Spule 706s(m) und der zweiten Spule 708s(m) angeordnet ist, aufweisen. Die erste Spule 706s(m), die mindestens eine dielektrische Schicht 710(m) und die zweite Spule 708s(m) eines jeden Schwingkreisstapels, m, der Vielzahl von Schwingkreisstapeln, m=l bis M, können einen jeweiligen resonanten Schwingkreis bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 700 eine Vielzahl von elektrisch nichtleitenden Schichten 720 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils zwischen zwei benachbarten Schwingkreisstapeln m, m+1 jeweils mindestens eine elektrisch nichtleitende Schicht 710(m, m+1) der Vielzahl von elektrisch nichtleitenden Schichten angeordnet sein. 19 The coil assembly 700 may include a plurality of tank circuit stacks (eg, N number of tank circuit stacks with M greater than or equal to 1). The resonant circuit stacks of the multiplicity of resonant circuit stacks can be arranged one above the other (for example in the z direction). Each tank circuit stack of the plurality of tank circuit stacks may be configured similar to coil assembly 100 . For example, each tank stack, m, of the plurality of tank circuit stacks, m=1 through M, a first substrate 702(m), a first coil 706s(m) disposed on and/or in the first substrate 702(m) and having a first coil conductor 706(m) arranged in several turns, a second substrate 704(m), a second coil 708s(m) arranged on and/or in the second substrate 704(m), which has a second coil conductor 708 arranged in several turns (m) and at least one dielectric layer 710(m) disposed between the first coil 706s(m) and the second coil 708s(m). The first coil 706s(m), the at least one dielectric layer 710(m), and the second coil 708s(m) of each tank circuit stack, m, of the plurality of tank circuit stacks, m=1 to M, may form a respective resonant tank circuit. According to various embodiments, the coil arrangement 700 can have a multiplicity of electrically non-conductive layers 720 . According to various embodiments, at least one electrically non-conductive layer 710(m, m+1) of the multiplicity of electrically non-conductive layers can be arranged in each case between two adjacent resonant circuit stacks m, m+1. 19
Die elektrisch nichtleitende Schicht kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein dielektrisches Material aufweisen (siehe hierzu zum Beispiel FIG. 6A). In various exemplary embodiments, the electrically non-conductive layer can comprise a dielectric material (see, for example, FIG. 6A).
Eine beispielhafte Verschaltung 730 der Spulenanordnung 700 sind in FIG. 7B gezeigt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 700 ähnlich zu der Spulenanordnung 100 und der Spulenanordnung 600 einen Betriebsschaltkreis und eine Vielzahl von Verbindungsleitern aufweisen. Unter Verwendung des Betriebsschaltkreises kann mittels der Vielzahl von Verbindungsleitern ein Wechselstrom bzw. eine Wechsel Spannung in jeweilige Spulenendabschnitte (z.B. innere Spulenendabschnitte und/oder äußere Spulenendabschnitte) der Spulenleiter der Spulenanordnung 700 eingekoppelt und/oder ausgekoppelt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Betriebsschaltkreis mittels eines jeweiligen Verbindungsleiters mit dem inneren Spulendendabschnitt, A, der ersten Spule 706s(m) mit dem äußeren Spulenendabschnitt, B, der zweiten Spule 708s(m) jedes zweiten übereinander angeordneten Schwingkreisstapels (m, m+2, m+4, etc.) der Vielzahl von Schwingkreisstapel, m=l bis M, elektrisch leitend verbunden sein. Der Betriebsschaltkreis mittels eines jeweiligen Verbindungsleiters mit dem äußeren Spulendendabschnitt, B, der ersten Spule 706s(m) und mit dem inneren Spulenendabschnitt, A, der zweiten Spule 708s(m) jedes anderen Schwingkreisstapels (m+1, m+3, m+5, etc.) der Vielzahl von Schwingkreisstapel, m=l bis M, elektrisch leitend verbunden sein. Anschaulich kann dadurch Wechselstrom bzw. Wechsel Spannung in dem Schema A-B-B-A an die Spulen angelegt werden. Das Schema A-B-B-A führt beispielsweise zu einer Gesamtinduktivität aller Spulen wie beispielsweise in FIG. 7C gezeigt. An exemplary interconnection 730 of the coil arrangement 700 is shown in FIG. 7B. According to various embodiments, similar to coil assembly 100 and coil assembly 600, coil assembly 700 may include operating circuitry and a plurality of connection conductors. Using the operating circuit, an alternating current or an alternating voltage can be coupled into and/or decoupled from respective coil end sections (e.g. inner coil end sections and/or outer coil end sections) of the coil conductors of the coil arrangement 700 by means of the plurality of connecting conductors. According to various embodiments, the operating circuit can be connected by means of a respective connecting conductor to the inner coil end portion, A, of the first coil 706s(m) to the outer coil end portion, B, of the second coil 708s(m) of each second stacked resonant circuit stack (m, m+2, m+4, etc.) of the multiplicity of resonant circuit stacks, m=1 to M, be electrically conductively connected. The operating circuit by means of a respective connecting conductor to the outer coil-end portion, B, of the first coil 706s(m) and to the inner coil-end portion, A, of the second coil 708s(m) of each other tank circuit stack (m+1, m+3, m+5 , etc.) of the multiplicity of resonant circuit stacks, m=l to M, be electrically conductively connected. Alternating current or alternating voltage can be applied to the coils in the diagram A-B-B-A. For example, the A-B-B-A scheme results in a total inductance of all coils such as that shown in FIG. 7C.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine gewünschte Gesamtkapazität der jeweiligen Spulenanordnung 100, 600, 700 zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieüb ertagung mittels ein oder mehrerer Parameter aus der folgenden Gruppe von Parametern eingestellt werden: einer wirksamen Fläche, einem dielektrischen Material der mindestens einen dielektrischen Schicht, einer Dicke der mindestens einen dielektrischen Schicht und einer jeweiligen Art der Verschaltung (z.B. gemäß dem Schema A-B-A-B oder gemäß dem Schema A-B-B-A, wie hierin beschrieben). Die wirksame Fläche kann abhängig sein von einer Anzahl an Substraten, einer Leiterbahnbreite (bzw. einer Leiterbahnbreiten-Verteilung) und/oder einer Spulenleiterbreite (bzw. einer Spulenleiterbreiten-Verteilung). According to various embodiments, a desired total capacitance of the respective coil arrangement 100, 600, 700 for use as a transmitting coil or receiving coil in an energy transmission can be set using one or more parameters from the following group of parameters: an effective area, a dielectric material, the at least one dielectric layer, a thickness of the at least one dielectric layer and a respective type of interconnection (e.g. according to the scheme A-B-A-B or according to the scheme A-B-B-A as described herein). The effective area can depend on a number of substrates, a conductor track width (or a conductor track width distribution) and/or a coil conductor width (or a coil conductor width distribution).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine gewünschte Gesamtinduktivität der jeweiligen Spulenanordnung 100, 600, 700 zur Verwendung als Sendespule oder 20 According to various embodiments, a desired total inductance of the respective coil arrangement 100, 600, 700 for use as a transmission coil or 20
Empfangsspule bei einer Energieüb ertagung mittels ein oder mehrerer Parameter aus der folgenden Gruppe von Parametern eingestellt werden: einer Anzahl an Substraten, einer Anzahl an Windungen, einer Spulenleiterbreite (bzw. einer Spulenleiterbreiten- Verteilung), einem jeweiligen Abstand zwischen den Windungen eines Spulenleiters und/oder einer jeweiligen Fläche der Spulen (z.B. definiert mittels des äußeren Radius,receiving coil can be set during an energy transfer using one or more parameters from the following group of parameters: a number of substrates, a number of turns, a coil conductor width (or a coil conductor width distribution), a respective distance between the turns of a coil conductor and/or or a respective area of the coils (e.g. defined by the outer radius,
Ra). Ra).
Wie hierin beschrieben kann jeder Spulenleiter (z.B. der erste Spulenleiters 106, z.B. der zweite Spulenleiters 108, z.B. ein Spulenleiter 606(n), z.B. ein Spulenleiter 706(m), z.B. ein Spulenleiter 708(m)) in mehreren Windungen, i=l-I, angeordnet sein und der jeweilige Spulenleiter kann in jeder Windung der mehreren Windungen eine jeweilige Spulenleiterbreite, Wi, aufweisen. Die Spulenleiterbreiten, Wi(mit i=l bis I), können voneinander verschieden sein. As described herein, each coil conductor (e.g., first coil conductor 106, e.g., second coil conductor 108, e.g., coil conductor 606(n), e.g., coil conductor 706(m), e.g., coil conductor 708(m)) in multiple turns, i=l-I , and the respective coil conductor may have a respective coil conductor width, Wi, in each turn of the plurality of turns. The coil conductor widths, Wi (with i=1 to I), can be different from each other.
FIG. 8A zeigt ein Diagramm 802 einer beispielhaften Spulenleiterbreiten-Verteilung eines Spulenleiters gemäß verschiedenen Ausführungsformen (z.B. des ersten Spulenleiters 106, z.B. des zweiten Spulenleiters 108, z.B. eines Spulenleiters 606(n), z.B. eines Spulenleiters 706(m), z.B. eines Spulenleiters 708(m)) als Funktion der Windungsposition. Die Windungsposition kann hierbei die jeweilige Windung zwischen dem inneren Radius, Ri, der Spule, welche durch den Spulenleiter gebildet wird, und dem äußeren Radius, Ra , der Spule angeben (z.B. in x-Richtung, z.B. in y-Richtung). FIG. 8A shows a diagram 802 of an exemplary coil conductor width distribution of a coil conductor according to various embodiments (e.g. the first coil conductor 106, e.g. the second coil conductor 108, e.g. a coil conductor 606(n), e.g. a coil conductor 706(m), e.g. a coil conductor 708(m )) as a function of winding position. The winding position can indicate the respective winding between the inner radius, Ri, of the coil, which is formed by the coil conductor, and the outer radius, Ra, of the coil (e.g. in the x-direction, e.g. in the y-direction).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Spulenleiterbreite, Wi , eines Spulenleiters ausgehend von einer Windung, im, in einem mittleren Abschnitt der Spule (d.h. im 7-1 und im ) in Richtung des inneren Spulenendabschnittes des Spulenleiters (d.h. in Richtung i=l) und in Richtung des äußeren Spulenendabschnittes des Spulenleiters (d.h. in Richtung i=I) kleiner wird. FIG.8A zeigt dies beispielhaft für 11 Windungen (d.h. 1=11) eines Spulenleiters, wobei die Windung i=8 die größte Spulenleiterbreite, Ws, aufweist. In dieser beispielhaften Spulenleiterbreiten-Verteilung werden die Spulenleiterbreiten in Richtung des inneren Spulenendabschnittes (d.h. in Richtung des inneren Radius, Ri, der Spule) kontinuierlich kleiner und in Richtung des äußeren Spulenendabschnittes (d.h. in Richtung des äußeren Radius, Ra , der Spule) kontinuierlich kleiner. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Spulenleiterbreiten sprunghaft kleiner werden. According to various embodiments, a coil conductor width, Wi , of a coil conductor can vary from one turn, i m , in a central portion of the coil (ie, i m 7-1 and im ) toward the inner coil end portion of the coil conductor (ie, in direction i=l) and decreases toward the outer coil end portion of the coil conductor (ie, toward i=I). FIG. 8A shows this by way of example for 11 turns (ie 1=11) of a coil conductor, with the turn i=8 having the greatest coil conductor width, Ws. In this exemplary coil conductor width distribution, the coil conductor widths become progressively smaller toward the inner coil end portion (ie, toward the inner radius, Ri, of the coil) and toward the outer coil end portion (ie, toward the outer radius, R a , of the coil). smaller. According to various embodiments, the coil conductor widths can become suddenly smaller.
Anschaulich kann ein Windungsabschnitt (z.B. der in FIG. 8A gezeigte Ausschnitt) einer Windung, i, der mehreren Windungen, i=l bis I, des Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Windungsabschnitt einer anderen Windung, i-1, und einem zweiten 21 Clearly, a turn section (eg, the section shown in FIG. 8A) of a turn, i, of the plurality of turns, i=1 to I, of the coil conductor can be placed between a first adjacent turn section of another turn, i-1, and a second 21
Windungsabschnitt einer noch anderen Windung, i+1, liegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abstand des Windungsabschnitts der Windung, i, von dem ersten Nachbar-Windungsabschnitt der anderen Windung, i-1, verschieden sein von einem Abstand des Windungsabschnitts der Windung, i, zu dem zweiten Nachbar- Windungsabschnitt der noch anderen Windung, i+1. turn section of yet another turn, i+1. According to various embodiments, a distance of the winding section of the winding, i, from the first neighboring winding section of the other winding, i-1, can be different from a distance of the winding section of the winding, i, to the second neighboring winding section of the still other winding, i+1.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters wie mit Bezug auf FIG. 5A bis FIG. 5C beschrieben angeordnet sein. Zum Beispiel können die mehreren Leiterbahnen abwechselnd auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sein (siehe zum Beispiel FIG. 5B und FIG 5C). According to various embodiments, the plurality of conductive traces of the coil conductor may be as with reference to FIG. 5A through FIG. 5C can be arranged as described. For example, the plurality of conductive traces may be alternately arranged on the first side and on the second side of the associated substrate (see, for example, FIG. 5B and FIG. 5C).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen (z.B. zwischen der Windung i und der Windung i+1) von mindestens einem anderen Abstand zweier benachbarter Windungen (z.B. zwischen der Windung i+1 und der Windung i+2) verschieden sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Abstände zwischen allen benachbarten Windungen der mehreren Windungen voneinander verschieden sein. According to various embodiments, a pitch between two adjacent turns (e.g., between turn i and turn i+1) may be different than at least one other pitch of two adjacent turns (e.g., between turn i+1 and turn i+2). According to various embodiments, the spacing between each adjacent coil of the plurality of coils may be different from each other.
Mittels einer derartigen Spulenleiterbreiten-Variation kann der Einfluss des „Nachbarschaftseffekts“ auf die Leiterbahnen in den mehreren Windungen des Spulenleiters verringert werden. By means of such a coil conductor width variation, the influence of the "neighborhood effect" on the conductor tracks in the multiple turns of the coil conductor can be reduced.
Wie hierin beschrieben kann jeder Spulenleiter (z.B. der erste Spulenleiters 106, z.B. der zweite Spulenleiters 108, z.B. ein Spulenleiter 606(n), z.B. ein Spulenleiter 706(m), z.B. ein Spulenleiter 708(m)) mehrere Leiterbahnen, j=l bis J, aufweisen (wobei J jede natürliche Ganzzahl größer als oder gleich zwei sein kann). Jede Leiterbahn, j, der mehreren Leiterbahnen, j=l bis J, kann eine jeweilige Leiterbahnbreite, sy , in jeder Windung, i, der mehreren Windungen, i=l bis I, aufweisen. Als „Leiterbahnbreite in einer Windung“, wie hierin verwendet, kann verstanden werden, dass die Leiterbahn in mindestens 90% oder mehr (z.B. mindestens 95% oder mehr) der Windung diese Leiterbahnbreite aufweist. Anschaulich kann die Leiterbahn entlang der Windung im Wesentlichen diese Leiterbahnbreite aufweisen. Die Leiterbahnbreite, s , kann (wie zum Beispiel in FIG. 8A und FIG. 8B) auch als Leiterzugbreite bezeichnet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Leiterbahnbreiten, sy , einer jeweiligen Leiterbahn, j, in den mehreren Windungen, i=l bis I, voneinander verschieden sein. Zum Beispiel kann ein Leiterbahnabschnitt einer Leiterbahn, j, der mehreren Leiterbahnen, 22 j=l bis J, des Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer anderen Leiterbahn,j-1, der mehreren Leiterbahnen, j=l bis J, des Spulenleiters und einem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer noch anderen Leiterbahn, j+1, der mehreren Leiterbahnen, j=l bis J, des Spulenleiters liegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abstand des Leiterbahnabschnitts der Leiterbahn, j, zu dem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt der anderen Leiterbahn, j-1, verschieden sein von einem Abstand des Leiterbahnabschnitts der Leiterbahn, j, zu dem zweiten Nachbar- Leiterbahnabschnitt der noch anderen Leiterbahn, j+1. As described herein, each coil conductor (eg, first coil conductor 106, eg, second coil conductor 108, eg, coil conductor 606(n), eg, coil conductor 706(m), eg, coil conductor 708(m)) may have multiple traces, j=l to J, (where J can be any natural integer greater than or equal to two). Each trace, j, of the plurality of traces, j=l through J, may have a respective trace width, sy, in each turn, i, of the plurality of turns, i=l through l. As used herein, “track width in a turn” may be understood to mean that the track has that track width in at least 90% or more (eg, at least 95% or more) of the turn. Clearly, the conductor track can essentially have this conductor track width along the winding. The trace width, s , may also be referred to as the trace width (such as in FIGS. 8A and 8B). According to various embodiments, the trace widths, sy, of a respective trace, j, in the plurality of turns, i=l to I, may differ from one another. For example, a trace portion of a trace, j, of the plurality of traces, 22 j=l to J, of the coil conductor between a first adjacent trace portion of another trace,j-1, of the plurality of traces, j=l to J, of the coil conductor and a second adjacent trace portion of yet another trace, j+1, of the plurality of conductor tracks, j=l to J, of the coil conductor. According to various embodiments, a distance of the trace section of the trace, j, to the first neighboring trace section of the other trace, j-1, can be different from a distance of the trace section of the trace, j, to the second neighboring trace section of the still other trace, j+1.
FIG. 8B zeigt ein Diagramm 832 einer beispielhaften Leiterbahnbreiten-Verteilung einer Leiterbahn eines Spulenleiters (z.B. des ersten Spulenleiters 106, z.B. des zweiten Spulenleiters 108, z.B. eines Spulenleiters 606(n), z.B. eines Spulenleiters 706(m), z.B. eines Spulenleiters 708(m)) gemäß verschiedenen Ausführungsformen als Funktion der Windungsposition. FIG. 8B shows a diagram 832 of an exemplary trace width distribution of a trace of a coil conductor (e.g. the first coil conductor 106, e.g. the second coil conductor 108, e.g. a coil conductor 606(n), e.g. a coil conductor 706(m), e.g. a coil conductor 708(m) ) according to various embodiments as a function of winding position.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Leiterbahnbreiten, sy , der mehreren Leiterbahnen, j=l bis J, eines Spulenleiters innerhalb derselben Windung, i , voneinander verschieden sein. FIG.8B zeigt dies beispielhaft für 11 Windungen (d.h. 1=11) eines Spulenleiters, welcher 5 Leiterbahnen (d.h. J=5) aufweist. According to various embodiments, the trace widths, sy , of the multiple traces, j=l to j, of a coil conductor within the same turn, i , may differ from one another. FIG.8B shows this as an example for 11 turns (i.e. 1=11) of a coil conductor which has 5 conductor tracks (i.e. J=5).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters wie mit Bezug auf FIG. 5A bis FIG. 5C beschrieben angeordnet sein. Zum Beispiel können die mehreren Leiterbahnen abwechselnd beidseitig (z.B. in abwechselnd Abschnitten auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite) des zugeordneten Substrats angeordnet sein (siehe zum Beispiel FIG. 5B und FIG 5C). According to various embodiments, the plurality of conductive traces of the coil conductor may be as with reference to FIG. 5A through FIG. 5C can be arranged as described. For example, the plurality of conductive traces may be arranged alternately on both sides (e.g., in alternating first-side and second-side portions) of the associated substrate (see, for example, FIG. 5B and FIG. 5C).
Mittels einer derartigen Leiterbahnbreiten-Variation kann der Einfluss des „Nachbarschaftseffekts“ auf die einzelnen Leiterbahnen verringert werden. The influence of the “neighborhood effect” on the individual conductor tracks can be reduced by means of such a conductor track width variation.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen (z.B. zwischen der Leiterbahn j und der Leiterbahn j+1) von mindestens einem anderen Abstand zweier benachbarter Leiterbahnen (z.B. zwischen der Leiterbahn j+1 und der Leiterbahn j +2) verschieden sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Abstände zwischen allen benachbarten Leiterbahnen innerhalb derselben Windung, i, der mehreren Windungen, i=l bis I, voneinander verschieden sein. 23 According to various embodiments, a distance between two adjacent conductive lines (eg between conductive line j and conductive line j+1) can be different from at least one other distance between two adjacent conductive lines (eg between conductive line j+1 and conductive line j+2). According to various embodiments, the distances between all adjacent traces within the same turn, i, of the multiple turns, i=1 to I, may be different from each other. 23
FIG. 9A zeigt ein Ablaufdiagramm 900A eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung (z.B. der Spulenanordnung 100) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIG. 9A shows a flowchart 900A of a method for manufacturing a coil assembly (e.g., the coil assembly 100) according to various embodiments.
Das Verfahren kann ein Bilden einer ersten Spule auf einer ersten Seite einer dielektrischen Schicht (oder einem Schichtstapel aus mehreren dielektrischen Schichten) aufweisen (in 902A). Die erste Spule kann einen ersten Spulenleiter, welcher in mehreren Windungen angeordnet sein kann, aufweisen. Der erste Spulenleiter kann mehrere erste Leiterbahnen aufweisen. The method may include forming a first coil on a first side of a dielectric layer (or a layer stack of multiple dielectric layers) (in 902A). The first coil can have a first coil conductor, which can be arranged in a plurality of turns. The first coil conductor can have a plurality of first conductor tracks.
Das Verfahren kann ein Bilden einer zweiten Spule auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Schicht (bzw. dem Schichtstapel aus mehreren dielektrischen Schichten) aufweisen (in 904A). Die zweite Spule kann einen zweiten Spulenleiter, welcher in mehreren Windungen angeordnet sein kann, aufweisen. Der zweite Spulenleiter kann mehrere zweite Leiterbahnen aufweisen. The method may include forming a second coil on an opposite side of the dielectric layer (or layer stack of multiple dielectric layers) from the first side (in 904A). The second coil can have a second coil conductor, which can be arranged in several turns. The second coil conductor can have a plurality of second conductor tracks.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule, die dielektrische Schicht (bzw. der Schichtstapel aus mehreren dielektrischen Schichten) und die zweite Spule einen resonanten Schwingkreis bilden. According to various embodiments, the first coil, the dielectric layer (or the layer stack composed of a plurality of dielectric layers) and the second coil can form a resonant oscillating circuit.
FIG. 9B zeigt ein Ablaufdiagramm 900B eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung (z.B. der Spulenanordnung 100, z.B. der Spulenanordnung 600, z.B. der Spulenanordnung 700) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. FIG. 9B shows a flowchart 900B of a method for manufacturing a coil assembly (e.g., coil assembly 100, e.g., coil assembly 600, e.g., coil assembly 700) according to various embodiments.
Das Verfahren kann ein Bilden einer ersten Spule auf bzw. in einem ersten Substrat aufweisen (in 902B). Die erste Spule kann einen ersten Spulenleiter, welcher in mehreren Windungen angeordnet sein kann, aufweisen. Der erste Spulenleiter kann mehrere erste Leiterbahnen aufweisen. Die mehreren ersten Leiterbahnen können abwechselnd auf einer ersten Seite des ersten Substrats und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des ersten Substrats angeordnet sein (z.B. wie mit Bezug auf FIG. 5B und FIG. 5C beschrieben). The method may include forming a first coil on or in a first substrate (in 902B). The first coil can have a first coil conductor, which can be arranged in a plurality of turns. The first coil conductor can have a plurality of first conductor tracks. The plurality of first conductive traces may be alternately disposed on a first side of the first substrate and on a second side of the first substrate opposite the first side (e.g., as described with reference to FIGS. 5B and 5C).
Das Verfahren kann ein Bilden einer zweiten Spule auf bzw. in einem zweiten Substrat aufweisen (in 904B). Die zweite Spule kann einen zweiten Spulenleiter, welcher in mehreren Windungen angeordnet sein kann, aufweisen. Der zweite Spulenleiter kann mehrere zweite Leiterbahnen aufweisen. Die mehreren zweiten Leiterbahnen können abwechselnd auf einer ersten Seite des zweiten Substrats und auf einer der ersten Seite 24 gegenüberliegenden zweiten Seite des zweiten Substrats angeordnet sein (z.B. wie mit Bezug auf FIG. 5B und FIG. 5C beschrieben). The method may include forming a second coil on a second substrate (in 904B). The second coil can have a second coil conductor, which can be arranged in several turns. The second coil conductor can have a plurality of second conductor tracks. The plurality of second conductive lines can alternately be on a first side of the second substrate and on one of the first side 24 on the opposite second side of the second substrate (eg, as described with reference to FIGS. 5B and 5C).
Das Verfahren kann ein Bilden mindestens einer dielektrischen Schicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat aufweisen (in 906B). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine dielektrische Schicht derart zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat gebildet werden, dass die erste Spule, die mindestens eine dielektrische Schicht und die zweite Spule einen resonanten Schwingkreis bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann auf dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat eine aushärtbare Kunststoffschicht abgeschieden werden, das jeweils andere Substrat kann über der aushärtbaren Kunststoffschicht angeordnet werden und die Kunststoffschicht kann anschließend ausgehärtet werden. Anschaulich kann derart ein Schichtstapel aus dem ersten Substrat, der Kunststoffschicht und dem zweiten Substrat gebildet werden. Die Kunststoffschicht kann hierbei die mindestens eine dielektrische Schicht bilden oder ein Teil dieser sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Folie zwischen das erste Substrat und das zweite Substrat laminiert werden und die Folie kann hierbei die mindestens eine dielektrische Schicht bilden oder ein Teil dieser sein. The method may include forming at least one dielectric layer between the first substrate and the second substrate (in 906B). According to various embodiments, the at least one dielectric layer can be formed between the first substrate and the second substrate in such a way that the first coil, the at least one dielectric layer and the second coil form a resonant oscillating circuit. According to various embodiments, a curable plastic layer can be deposited on the first substrate or the second substrate, the respective other substrate can be arranged over the curable plastic layer, and the plastic layer can then be cured. Clearly, a layer stack can be formed in this way from the first substrate, the plastic layer and the second substrate. The plastic layer can form the at least one dielectric layer or be part of it. According to various embodiments, a film may be laminated between the first substrate and the second substrate and the film may form or be part of the at least one dielectric layer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine jeweilige Spule, welche einen Spulenleiter mit mehreren Leiterbahnen aufweist, auf bzw. in einem zugeordneten Substrat einer Vielzahl von Substraten gebildet werden, wobei die Leiterbahnen abwechselnd auf einer ersten Seite und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des zugeordneten Substrats angeordnet sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils zwischen zwei Substraten der Vielzahl von Substraten eine zugeordnete dielektrische Schicht (oder ein Schichtstapel aus mehreren dielektrischen Schichten) gebildet werden. Zum Beispiel kann derart der Schichtstapel 600 gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils zwischen zwei Substraten der Vielzahl von Substraten abwechselnd entweder eine zugeordnete dielektrische Schicht (oder ein Schichtstapel aus mehreren dielektrischen Schichten) oder eine elektrisch nichtleitende Schicht gebildet werden. Zum Beispiel kann derart der Schichtstapel 700 gebildet werden. According to various embodiments, a respective coil, which has a coil conductor with a plurality of conductor tracks, can be formed on or in an associated substrate of a plurality of substrates, the conductor tracks being alternately on a first side and on a second side, opposite the first side, of the associated substrate are arranged. According to various embodiments, an associated dielectric layer (or a layer stack composed of a plurality of dielectric layers) can be formed between two substrates of the plurality of substrates. For example, the layer stack 600 can be formed in this way. According to various embodiments, either an associated dielectric layer (or a layer stack composed of a plurality of dielectric layers) or an electrically non-conductive layer can be formed alternately in each case between two substrates of the plurality of substrates. For example, the layer stack 700 can be formed in this way.
Zum Beispiel können erste Folien die dielektrischen Schichten und zweite Folien die elektrisch nichtleitenden Schichten bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Substrate der Vielzahl von Substraten und ersten Folien und/oder die zweiten Folien übereinander angeordnet und laminiert werden. 25 For example, first foils can form the dielectric layers and second foils the electrically non-conductive layers. According to various embodiments, the substrates of the plurality of substrates and first foils and/or the second foils can be arranged one on top of the other and laminated. 25
Zum Beispiel können die dielektrischen Schichten und/oder die elektrisch nichtleitenden Schichten mittels aushärtbarer Kunststoffe gebildet werden. In diesem Fall können aushärtbare Kunststoffschichten zwischen den Substraten der Vielzahl von Substraten gebildet werden und die aushärtbaren Kunststoffschichten können in einer gemeinsamen Behandlung (z.B. einer Temperaturbehandlung) ausgehärtet werden. For example, the dielectric layers and/or the electrically non-conductive layers can be formed using thermosetting plastics. In this case, thermosetting resin layers can be formed between the substrates of the plurality of substrates, and the thermosetting resin layers can be cured in a common treatment (e.g., a temperature treatment).
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele bereitgestellt, welche ein oder mehrere Aspekte der Spulenanordnungen 100, 600, 700 und der Verfahren 900A, 900B beschreiben. Es wird verstanden, dass Aspekte, welche in Bezug auf eine Spulenanordnung beschrieben sind, ebenfalls auf die Verfahren zutreffen können, und vice versa. Zum Beispiel können in Bezug auf die Spulenanordnung beschriebene Elemente entsprechend in einem jeweiligen Verfahren hergestellt werden. Various examples are provided below that describe one or more aspects of the coil assemblies 100, 600, 700 and the methods 900A, 900B. It is understood that aspects described in relation to a coil assembly may also apply to the methods, and vice versa. For example, elements described in relation to the coil assembly may be manufactured in a respective method accordingly.
Beispiel 1 ist eine Spulenanordnung zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung aufweisend: eine erste (z.B. gedruckte) Spule, welche einen ersten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der erste Spulenleiter mehrere erste Leiterbahnen aufweist, eine zweite (z.B. gedruckte) Spule, welche einen zweiten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der zweite Spulenleiter mehrere zweite Leiterbahnen aufweist; und mindestens eine dielektrische Schicht, welche zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule derart angeordnet ist, dass die erste Spule, die zweite Spule und die mindestens eine dielektrische Schicht einen resonanten Schwingkreis bilden. Example 1 is a coil arrangement for use as a transmitting coil or receiving coil in energy transmission, the coil arrangement comprising: a first (e.g. printed) coil which has a first coil conductor which is arranged in a plurality of turns, the first coil conductor having a plurality of first conductor tracks, a second (e.g. printed) coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns, the second coil conductor having a plurality of second traces; and at least one dielectric layer arranged between the first coil and the second coil such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass ein dielektrisches Material der mindestens einen dielektrischen Schicht derart eingerichtet ist, dass dieses einen dielektrischen Verlustfaktor (definiert als e/7e/) kleiner als 0,005 aufweist in einem Frequenzbereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 1000 kHz. Anschaulich kann ein Verhältnis aus einem Imaginärteil, er“, der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials und einem Realteil, er‘, der komplexwertigen relativen Permittivität des dielektrischen Materials kleiner als 0,005 sein in einem Frequenzbereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 1000 kHz. In example 2, the subject matter according to example 1 can optionally further comprise that a dielectric material of the at least one dielectric layer is configured such that it has a dielectric loss factor (defined as e/7e/) less than 0.005 in a frequency range of approximately 10 kHz up to about 1000 kHz. Clearly, a ratio of an imaginary part, er", the complex-valued relative permittivity of the dielectric material and a real part, e r ', the complex-valued relative permittivity of the dielectric material can be less than 0.005 in a frequency range from about 10 kHz to about 1000 kHz.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 1 oder 2 optional ferner aufweisen, dass das dielektrische Material Polypropylen, Polytetrafluorethylen, ..., und/oder ... aufweist. In example 3, the article according to example 1 or 2 can optionally further comprise that the dielectric material comprises polypropylene, polytetrafluoroethylene, . . . , and/or .
In Beispiel 4 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional ferner aufweisen, dass die mindestens eine dielektrische Schicht eine Folie, eine Leiterplatte oder 26 eine ausgehärtete Kunststoffschicht bestehend aus einem dielektrischen Material aufweist. In example 4, the object according to one of examples 1 to 3 can optionally further comprise that the at least one dielectric layer is a film, a printed circuit board or 26 has a hardened plastic layer consisting of a dielectric material.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional ferner aufweisen, dass die erste Spule eine zweidimensionale Spule ist und/oder wobei die zweite Spule eine zweidimensionale Spule ist. In example 5, the article according to any one of examples 1 to 4 can optionally further comprise the first coil being a two-dimensional coil and/or wherein the second coil is a two-dimensional coil.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional ferner aufweisen, dass die Spulenanordnung ferner aufweist: ein erstes Substrat, wobei die erste Spule (z.B. einseitig oder beidseitig) auf und/oder in (z.B. vollständig oder abschnittsweise in) dem ersten Substrat angeordnet ist, und ein zweites Substrat, wobei die zweite Spule (z.B. einseitig oder beidseitig) auf und/oder in (z.B. vollständig oder abschnittsweise in) dem zweiten Substrat angeordnet ist; wobei die mindestens eine dielektrische Schicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist. In Example 6, the subject matter according to any one of Examples 1 to 5 can optionally further comprise that the coil arrangement further comprises: a first substrate, the first coil (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the first substrate is arranged, and a second substrate, wherein the second coil is arranged (e.g. on one side or both sides) on and/or in (e.g. completely or partially in) the second substrate; wherein the at least one dielectric layer is disposed between the first substrate and the second substrate.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 6 optional ferner aufweisen, dass das erste Substrat eine erste Leiterplatte (PCB) ist. In Example 7, the subject matter of Example 6 can optionally further include the first substrate being a first printed circuit board (PCB).
In Beispiel 8 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 6 oder 7 optional ferner aufweisen, dass das erste Substrat ein elektrisch isolierendes Material aufweist. In example 8, the article according to example 6 or 7 can optionally further comprise that the first substrate comprises an electrically insulating material.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 8 optional ferner aufweisen, dass das elektrische isolierende Material ein faserverstärkter Kunststoff oder ein Hartpapier ist oder dieses aufweist. In example 9, the article according to example 8 can optionally further comprise that the electrically insulating material is or comprises a fiber-reinforced plastic or a laminated paper.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 9 optional ferner aufweisen, dass sich jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen beidseitig (z.B. abwechselnd beidseitig) des ersten Substrats erstreckt und wobei Abschnitte der jeweiligen ersten Leiterbahn durch das Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In example 10, the subject matter according to any one of examples 6 to 9 can optionally further have that each first conductive line of the plurality of first conductive lines extends on both sides (e.g. alternately on both sides) of the first substrate and wherein sections of the respective first conductive line are electrically conductive with one another through the substrate are connected.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 10 optional ferner aufweisen, dass das erste Substrat eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, und wobei erste Leiterb ahn- Ab schnitte einer jeweiligen ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet sind und wobei zweite Leiterbahn-Abschnitte der ersten Leiterbahn auf der zweiten Seite des ersten Substrats angeordnet sind. Die mehreren ersten Leiterbahnen können sich derart beidseitig des ersten Substrats erstrecken, dass im 27 In Example 11, the subject matter of any of Examples 6-10 can optionally further include the first substrate having a first side and a second side opposite the first side, and wherein first conductive trace portions of a respective first conductive trace of the plurality of first conductive traces are arranged on the first side of the first substrate and wherein second conductor track sections of the first conductor track are arranged on the second side of the first substrate. The plurality of first conductor tracks can extend on both sides of the first substrate in such a way that in 27
Querschnitt des ersten Spulenleiters zwei oder mehr erste Leiterbahnen auf der ersten Seite angeordnet sind und zwei oder mehr andere erste Leiterbahnen auf der zweiten Seite angeordnet sind. Cross section of the first coil conductor, two or more first conductor tracks are arranged on the first side and two or more other first conductor tracks are arranged on the second side.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 11 optional ferner aufweisen, dass die ersten Leiterbahn- Abschnitte und zweiten Leiterbahn- Abschnitte der jeweiligen ersten Leiterbahn mittels Durchkontaktierungen durch das Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In example 12, the subject matter according to example 11 can optionally also have that the first conductor track sections and second conductor track sections of the respective first conductor track are electrically conductively connected to one another by means of vias through the substrate.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 12 optional ferner aufweisen, dass die mehreren ersten Leiterbahnen jeweils abschnittsweise schräg zu einer Längsrichtung einer jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters angeordnet sind und dass die mehreren ersten Leiterbahnen abschnittsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Zum Beispiel können die ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters angeordnet sein und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen können schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters angeordnet sein. Zum Beispiel können die ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen parallel zueinander verlaufen und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen können parallel zueinander verlaufen. In Example 13, the subject matter according to one of Examples 6 to 12 can optionally further have that the plurality of first conductor tracks are each arranged obliquely in sections to a longitudinal direction of a respective turn of the first coil conductor and that the plurality of first conductor tracks run essentially parallel to one another in sections. For example, the first trace sections of the plurality of first traces can be arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor and the second trace sections of the plurality of first traces can be arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor. For example, the first conductive line sections of the plurality of first conductive lines may run parallel to one another and the second conductive line sections of the plurality of first conductive lines may run parallel to one another.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 13 optional ferner aufweisen, dass die mehreren ersten Leiterbahnen ihre relative Lage zueinander in einem sich wiederholenden Muster verändern. In Example 14, the subject matter of any of Examples 6-13 can optionally further include the plurality of first conductive lines changing relative to one another in a repeating pattern.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 14 optional ferner aufweisen, dass das zweite Substrat eine zweite Leiterplatte (PCB) ist. In Example 15, the subject matter of any of Examples 6-14 can optionally further include the second substrate being a second printed circuit board (PCB).
In Beispiel 16 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 15 optional ferner aufweisen, dass das zweite Substrat ein elektrisch isolierendes Material aufweist. In example 16, the article according to any one of examples 6 to 15 can optionally further comprise the second substrate comprising an electrically insulating material.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 16 optional ferner aufweisen, dass das elektrische isolierende Material ein faserverstärkter Kunststoff oder ein Hartpapier ist oder dieses aufweist. In example 17, the article according to example 16 can optionally further comprise that the electrically insulating material is or comprises a fiber reinforced plastic or a laminated paper.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 17 optional ferner aufweisen, dass sich jede zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen 28 abwechselnd beidseitig des zweiten Substrats erstreckt und wobei Abschnitte der jeweiligen zweiten Leiterbahn durch das Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In Example 18, the subject matter of any one of Examples 6-17 can optionally further include every other conductive line of the plurality of second conductive lines 28 extends alternately on both sides of the second substrate and sections of the respective second conductor track are electrically conductively connected to one another through the substrate.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 18 optional ferner aufweisen, dass das zweite Substrat eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, und wobei erste Leiterb ahn- Ab schnitte einer jeweiligen zweiten Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen auf der ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind und wobei zweite Leiterbahn-Abschnitte der zweiten Leiterbahn auf der zweiten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind. Die mehreren zweiten Leiterbahnen können sich derart beidseitig des zweiten Substrats erstrecken, dass im Querschnitt des zweiten Spulenleiters zwei oder mehr zweite Leiterbahnen auf der ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind und zwei oder mehr andere zweite Leiterbahnen auf der zweiten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind. In Example 19, the subject matter of any of Examples 6-18 can optionally further include the second substrate having a first side and a second side opposite the first side, and wherein first conductive trace portions of a respective second conductive trace of the plurality of second conductive traces are arranged on the first side of the second substrate and wherein second conductor track sections of the second conductor track are arranged on the second side of the second substrate. The plurality of second conductor tracks can extend on both sides of the second substrate in such a way that, in the cross section of the second coil conductor, two or more second conductor tracks are arranged on the first side of the second substrate and two or more other second conductor tracks are arranged on the second side of the second substrate.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 19 optional ferner aufweisen, dass die ersten Leiterbahn- Abschnitte und zweiten Leiterbahn- Abschnitte der jeweiligen zweiten Leiterbahn mittels Durchkontaktierungen durch das zweite Substrat hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In example 20, the subject matter according to example 19 can optionally also have that the first conductor track sections and second conductor track sections of the respective second conductor track are electrically conductively connected to one another by means of vias through the second substrate.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 20 optional ferner aufweisen, dass die mehreren zweiten Leiterbahnen jeweils abschnittsweise schräg zu einer Längsrichtung einer jeweiligen Windung des zweiten Spulenleiters angeordnet sind und dass die mehreren zweiten Leiterbahnen abschnittsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Zum Beispiel können die ersten Leiterb ahn- Ab schnitte der mehreren zweiten Leiterbahnen schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des zweiten Spulenleiters angeordnet sein und die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren zweiten Leiterbahnen können schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des zweiten Spulenleiters angeordnet sein. Zum Beispiel können die ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren zweiten Leiterbahnen parallel zueinander verlaufen und die zweiten Leiterbahn- Abschnitte der mehreren zweiten Leiterbahnen können parallel zueinander verlaufen. In Example 21, the subject matter according to one of Examples 6 to 20 can optionally further have that the plurality of second conductor tracks are each arranged obliquely in sections to a longitudinal direction of a respective turn of the second coil conductor and that the plurality of second conductor tracks run substantially parallel to one another in sections. For example, the first conductive trace portions of the plurality of second conductive traces may be slanted to the longitudinal direction of each turn of the second coil conductor and the second conductive trace portions of the plurality of second conductive traces may be skewed to the longitudinal direction of each turn of the second coil conductor. For example, the first conductive line portions of the plurality of second conductive lines may run parallel to one another and the second conductive line portions of the plurality of second conductive lines may run parallel to one another.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 6 bis 21 optional ferner aufweisen, dass die mehreren zweiten Leiterbahnen ihre relative Lage zueinander in einem sich wiederholenden Muster verändern. 29 In Example 22, the subject matter of any one of Examples 6-21 can optionally further include the plurality of second conductive lines changing relative to one another in a repeating pattern. 29
In Beispiel 23 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 optional ferner aufweisen, dass jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen erste Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige erste Leiterbahn benachbart zu genau einer anderen ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen angeordnet ist, und wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen zweite Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige erste Leiterbahn benachbart zu genau zwei anderen ersten Leiterbahnen der mehreren ersten Leiterbahnen angeordnet ist In Example 23, the subject matter of any one of Examples 1 to 22 may optionally further include each first conductive line of the plurality of first conductive lines having first sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly one other first conductive line of the plurality of first conductive lines, and wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines has second sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly two other first conductive lines of the plurality of first conductive lines
In Beispiel 24 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 23 optional ferner aufweisen, dass die Summe der Längen aller ersten Abschnitte einer jeweiligen ersten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle ersten Leiterbahnen im Wesentlichen gleich ist In Example 24, the subject matter of Example 23 may optionally further include the sum of the lengths of all first portions of a respective first conductive line defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all first conductive lines
In Beispiel 25 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 23 oder 24 optional ferner aufweisen, dass die Summe der Längen aller zweiten Abschnitte einer jeweiligen ersten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle ersten Leiterbahnen im Wesentlichen gleich ist In Example 25, the subject matter of Example 23 or 24 may optionally further include the sum of the lengths of all second portions of a respective first conductive trace defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all first conductive traces
In Beispiel 26 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 25 optional ferner aufweisen, dass die Anordnung der mehreren ersten Leiterbahnen eine Spulenleiterbreite des ersten Spulenleiters definiert, wobei der erste Spulenleiter in einer ersten Windung der mehreren Windungen eine erste Spulenleiterbreite aufweist und wobei der erste Spulenleiter in einer zweiten Windung der mehreren Windungen eine von der ersten Spulenleiterbreite verschiedene zweite Spulenleiterbreite aufweist. In Example 26, the subject matter of any one of Examples 1 to 25 may optionally further include the arrangement of the plurality of first conductive traces defining a coil conductor width of the first coil conductor, wherein the first coil conductor has a first coil conductor width in a first turn of the plurality of turns, and wherein the first Coil conductor in a second turn of the plurality of turns has a second coil conductor width different from the first coil conductor width.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 26 optional ferner aufweisen, dass der erste Spulenleiter in einer dritten Windung der mehreren Windungen eine dritte Spulenleiterbreite aufweist, wobei die dritte Windung des ersten Spulenleiters zwischen der ersten Windung und der zweiten Windung des ersten Spulenleiters angeordnet ist, und wobei die dritte Spulenleiterbreite größer als die erste Spulenleiterbreite und größer als die zweite Spulenleiterbreite ist. In Example 27, the subject matter of Example 26 may optionally further include the first coil conductor having a third coil conductor width in a third turn of the plurality of turns, the third turn of the first coil conductor being disposed between the first turn and the second turn of the first coil conductor, and wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 27 optional ferner aufweisen, dass ein Windungsabschnitt einer Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Windungsabschnitt einer anderen Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters und einem zweiten Nachbar- Windungsabschnitt einer noch anderen Windung der mehreren Windungen des ersten 30 In Example 28, the subject matter of any one of Examples 1 through 27 can optionally further comprise a turn portion of one turn of the plurality of turns of the first coil conductor between a first adjacent turn portion of another turn of the plurality of turns of the first coil conductor and a second adjacent turn portion of a yet another turn of the multiple turns of the first 30
Spulenleiters liegt, und wobei ein Abstand des Windungsabschnitts von dem ersten Nachbar-Windungsabschnitt verschieden von einem Abstand des Windungsabschnitts von dem zweiten Nachbar-Windungsabschnitt ist. Coil conductor is located, and wherein a distance of the turn portion from the first adjacent turn portion is different from a distance of the turn portion from the second adjacent turn portion.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 28 optional ferner aufweisen, dass ein Leiterbahnabschnitt einer ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen des ersten Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer anderen ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen des ersten Spulenleiters und einem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer noch anderen ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen des ersten Spulenleiters liegt, und wobei ein Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt verschieden von einem Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt ist. In Example 29, the subject matter of any one of Examples 1 to 28 may optionally further include a trace portion of a first trace of the first plurality of traces of the first coil conductor between a first adjacent trace portion of another first trace of the first plurality of traces of the first coil conductor and a second adjacent trace portion of yet another first trace of the plurality of first traces of the first coil conductor, and wherein a spacing of the trace portion from the first adjacent trace portion is different than a spacing of the trace portion from the second adjacent trace portion.
In Beispiel 30 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 29 optional ferner aufweisen, dass der erste Spulenleiter einen inneren Spulenendabschnitt und einen äußeren Spulenendabschnitt aufweist, wobei die mehreren ersten Leiterbahnen des ersten Spulenleiters zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters zueinander parallelgeschaltet sind. In Example 30, the subject matter of any one of Examples 1 to 29 may optionally further include the first coil conductor having an inner coil end portion and an outer coil end portion, the plurality of first conductive traces of the first coil conductor being between the inner coil end portion of the first coil conductor and the outer coil end portion of the first coil conductor are connected in parallel to each other.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 30 optional ferner aufweisen, dass die mehreren ersten Leiterbahnen zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters räumlich voneinander separiert sind. In Example 31, the subject matter of Example 30 may optionally further include the plurality of first conductive traces being spatially separated from each other between the inner coil end portion of the first coil conductor and the outer coil end portion of the first coil conductor.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 31 optional ferner aufweisen, dass jede zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen erste Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige zweite Leiterbahn benachbart zu genau einer anderen zweiten Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen angeordnet ist, und wobei jede zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen zweite Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige zweite Leiterbahn benachbart zu genau zwei anderen zweiten Leiterbahnen der mehreren zweiten Leiterbahnen angeordnet ist In Example 32, the subject matter of any one of Examples 1 to 31 may optionally further include each second conductive line of the plurality of second conductive lines having first portions in which the respective second conductive line is disposed adjacent to exactly one other second conductive line of the plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines has second sections in which the respective second conductive line is arranged adjacent to exactly two other second conductive lines of the plurality of second conductive lines
In Beispiel 33 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 32 optional ferner aufweisen, dass die Summe der Längen aller ersten Abschnitte einer jeweiligen zweiten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle zweiten Leiterbahnen im Wesentlichen gleich ist 31 In Example 33, the subject matter of Example 32 may optionally further include where the sum of the lengths of all first portions of a respective second conductive line defines an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all second conductive lines 31
In Beispiel 34 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 32 oder 33 optional ferner aufweisen, dass die Summe der Längen aller zweiten Abschnitte einer jeweiligen zweiten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle zweiten Leiterbahnen im Wesentlichen gleich ist. In Example 34, the subject matter of Example 32 or 33 may optionally further include the sum of the lengths of all second portions of a respective second conductive line defining an overall length, and where the respective overall length is substantially the same for all second conductive lines.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 34 optional ferner aufweisen, dass die Anordnung der mehreren zweiten Leiterbahnen eine Spulenleiterbreite des zweiten Spulenleiters definiert, wobei der zweite Spulenleiter in einer ersten Windung der mehreren Windungen eine erste Spulenleiterbreite aufweist; und wobei der zweite Spulenleiter in einer zweiten Windung der mehreren Windungen eine von der ersten Spulenleiterbreite verschiedene zweite Spulenleiterbreite aufweist. In Example 35, the subject matter of any one of Examples 1-34 may optionally further include the arrangement of the second plurality of conductive traces defining a coil conductor width of the second coil conductor, the second coil conductor having a first coil conductor width in a first turn of the plurality of turns; and wherein the second coil conductor has a second coil conductor width different from the first coil conductor width in a second turn of the plurality of turns.
In Beispiel 36 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 35 optional ferner aufweisen, dass der zweite Spulenleiter in einer dritten Windung der mehreren Windungen eine dritte Spulenleiterbreite aufweist, wobei die dritte Windung des zweiten Spulenleiters zwischen der ersten Windung und der zweiten Windung des zweiten Spulenleiters angeordnet ist, und wobei die dritte Spulenleiterbreite größer als die erste Spulenleiterbreite und größer als die zweite Spulenleiterbreite ist. In example 36, the subject matter according to example 35 can optionally further comprise that the second coil conductor has a third coil conductor width in a third turn of the plurality of turns, the third turn of the second coil conductor being arranged between the first turn and the second turn of the second coil conductor, and wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
In Beispiel 37 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 36 optional ferner aufweisen, dass ein Windungsabschnitt einer Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Windungsabschnitt einer anderen Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters und einem zweiten Nachbar- Windungsabschnitt einer noch anderen Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters liegt, und dass ein Abstand des Windungsabschnitts von dem ersten Nachbar- Windungsabschnitt verschieden von einem Abstand des Windungsabschnitts von dem zweiten Nachbar-Windungsabschnitt ist. In Example 37, the subject matter of any one of Examples 1 through 36 can optionally further include a turn portion of one turn of the plurality of turns of the second coil conductor between a first adjacent turn portion of another turn of the plurality of turns of the second coil conductor and a second adjacent turn portion of one yet another turn of the plurality of turns of the second coil conductor, and that a spacing of the turn portion from the first adjacent turn portion is different from a spacing of the turn portion from the second adjacent turn portion.
In Beispiel 38 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 37 optional ferner aufweisen, dass eine erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen in einer ersten Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist; und dass die erste Leiterbahn in einer zweiten Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. In Example 38, the subject matter of any one of Examples 1-37 may optionally further include a first conductive line of the plurality of first conductive lines in a first turn of the plurality of turns of the first coil conductor having a first conductive line width; and in that the first trace in a second turn of the plurality of turns of the first coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
In Beispiel 39 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 38 optional ferner aufweisen, dass eine erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen in einer jeweiligen 32 In Example 39, the subject matter of any one of Examples 1-38 can optionally further include a first conductive line of the plurality of first conductive lines in a respective 32
Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist; und dass eine andere erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen in der (z.B. derselben) Windung der mehreren Windungen des ersten Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. winding of the plurality of windings of the first coil conductor has a first trace width; and that another first trace of the plurality of first traces in (e.g. the same) turn of the plurality of turns of the first coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
In Beispiel 40 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 39 optional ferner aufweisen, dass eine zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen in einer ersten Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist; und dass die zweite Leiterbahn in einer zweiten Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. In Example 40, the subject matter of any one of Examples 1-39 may optionally further include a second conductive line of the second plurality of conductive lines in a first turn of the plurality of turns of the second coil conductor having a first conductive line width; and in that the second trace has a second trace width different from the first trace width in a second turn of the plurality of turns of the second coil conductor.
In Beispiel 41 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 40 optional ferner aufweisen, dass eine zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen in einer jeweiligen Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist; und dass eine andere zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen in der (z.B. derselben) Windung der mehreren Windungen des zweiten Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. In Example 41, the subject matter of any one of Examples 1-40 may optionally further include a second conductive line of the plurality of second conductive lines in a respective turn of the plurality of turns of the second coil conductor having a first conductive line width; and that another second trace of the plurality of second traces in (e.g. the same) turn of the plurality of turns of the second coil conductor has a second trace width different from the first trace width.
In Beispiel 42 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 41 optional ferner aufweisen, dass ein Leiterbahnabschnitt einer zweiten Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen des zweiten Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar- Leiterbahnabschnitt einer anderen zweiten Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen des zweiten Spulenleiters und einem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer noch anderen zweiten Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen des zweiten Spulenleiters liegt, und wobei ein Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem ersten Nachbar- Leiterbahnabschnitt verschieden von einem Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt ist. In Example 42, the subject matter of any one of Examples 1 through 41 may optionally further include a trace portion of a second trace of the second plurality of traces of the second coil conductor between a first adjacent trace portion of another second trace of the plurality of second traces of the second coil conductor and a second adjacent conductive line portion of yet another second conductive line of the plurality of second conductive lines of the second coil conductor, and wherein a spacing of the conductive line portion from the first adjacent conductive line portion is different from a spacing of the conductive line portion from the second adjacent conductive line portion.
In Beispiel 43 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 42 optional ferner aufweisen, dass der zweite Spulenleiter einen inneren Spulenendabschnitt und einen äußeren Spulenendabschnitt aufweist, wobei die mehreren zweiten Leiterbahnen des zweiten Spulenleiters zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters zueinander parallelgeschaltet sind. 33 In Example 43, the subject matter of any one of Examples 1 to 42 may optionally further include the second coil conductor having an inner coil end portion and an outer coil end portion, the plurality of second conductive traces of the second coil conductor being between the inner coil end portion of the second coil conductor and the outer coil end portion of the second coil conductor are connected in parallel to each other. 33
In Beispiel 44 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 43 optional ferner aufweisen, dass die mehreren zweiten Leiterbahnen zwischen dem inneren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters und dem äußeren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters räumlich voneinander separiert sind. In Example 44, the subject matter of Example 43 may optionally further include the second plurality of conductive traces being spatially separated from each other between the inner coil end portion of the second coil conductor and the outer coil end portion of the second coil conductor.
In Beispiel 45 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 1 bis 44 optional ferner aufweisen, dass die Spulenanordnung ferner aufweist: einen Betriebsschaltkreis, mindestens einen ersten Verbindungsleiter, der den Betriebsschaltkreis mit einem inneren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters elektrisch leitend verbindet; und mindestens einen zweiten Verbindungsleiter, der den Betriebsschaltkreis mit einem äußeren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters elektrisch leitend verbindet. In Example 45, the subject matter of any one of Examples 1 to 44 may optionally further include the coil assembly further including: an operating circuit, at least one first connection conductor electrically conductively connecting the operating circuit to an inner coil end portion of the first coil conductor; and at least one second connection conductor electrically conductively connecting the operation circuit to an outer coil end portion of the second coil conductor.
In Beispiel 46 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 45 optional ferner aufweisen, dass der Betriebsschaltkreis derart eingerichtet ist, dass an den Betriebs Schaltkreis bereitgestellter Wechselstrom/Wechselspannung in den inneren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters mittels des mindestens einen ersten Verbindungsleiters und in den äußeren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters mittels des mindestens einen zweiten Verbindungsleiters eingekoppelt werden kann. In example 46, the subject matter according to example 45 can optionally further have that the operating circuit is set up in such a way that alternating current/alternating voltage provided to the operating circuit is fed into the inner coil end section of the first coil conductor by means of the at least one first connecting conductor and into the outer coil end section of the second coil conductor can be coupled in by means of the at least one second connecting conductor.
In Beispiel 47 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 46 optional ferner aufweisen, dass die Spulenanordnung ferner aufweist: eine Strom -/Spannungsversorgung, die eingerichtet ist, den Wechselstrom bzw. die Wechsel Spannung an den Betriebs Schaltkreis bereitzustellen. In Example 47, the subject matter of Example 46 may optionally further include the coil assembly further including: a power/voltage supply configured to provide the AC power to the operating circuit.
In Beispiel 48 kann der Gegenstand gemäß einem der Beispiele 45 bis 47 optional ferner aufweisen, dass der Betriebs Schaltkreis derart eingerichtet ist, dass Wechselstrom/Wechselspannung aus dem inneren Spulenendabschnitt des ersten Spulenleiters mittels des mindestens einen ersten Verbindungsleiters und/oder aus dem äußeren Spulenendabschnitt des zweiten Spulenleiters mittels des mindestens einen zweiten Verbindungsleiters ausgekoppelt werden kann. In Example 48, the subject matter according to one of Examples 45 to 47 can optionally further have that the operating circuit is set up in such a way that alternating current/alternating voltage is drawn from the inner coil end section of the first coil conductor by means of the at least one first connecting conductor and/or from the outer coil end section of the second coil conductor can be decoupled by means of the at least one second connecting conductor.
In Beispiel 49 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 48 optional ferner aufweisen, dass die Spulenanordnung ferner aufweist: mindestens eine Batterie, wobei der Betriebs Schaltkreis eingerichtet ist, ausgekoppelten Wechselstrom bzw. ausgekoppelte Wechsel Spannung an die mindestens eine Batterie bereitzustellen. In example 49, the subject matter according to example 48 can optionally further have that the coil arrangement further has: at least one battery, wherein the operating circuit is set up to provide decoupled alternating current or decoupled alternating voltage to the at least one battery.
Beispiel 50 ist eine Spulenanordnung zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung aufweisend: eine Vielzahl von 34 Example 50 is a coil assembly for use as a transmitting coil or receiving coil in power transmission, the coil assembly comprising: a plurality of 34
Substraten, wobei die Substrate der Vielzahl von Substraten übereinander angeordnet sind, wobei jedes Substrat der Vielzahl von Substraten einen jeweiligen beidseitig geführten Spulenleiter aufweist, wobei jeder Spulenleiter jeweils mehrere Leiterbahnen aufweist; eine Vielzahl von dielektrischen Schichten, wobei jeweils zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Substraten der Vielzahl von Substraten mindestens eine dielektrische Schicht der Vielzahl von dielektrischen Schichten angeordnet ist, wobei die Spulenleiter von zwei benachbart zueinander angeordneten Substraten und die zwischen diesen Substraten angeordnete mindestens eine dielektrische Schicht jeweils einen resonanten Schwingkreis bilden. Substrates, wherein the substrates of the plurality of substrates are arranged one above the other, each substrate of the plurality of substrates having a respective coil conductor routed on both sides, each coil conductor having a plurality of conductor tracks in each case; a plurality of dielectric layers, at least one dielectric layer of the plurality of dielectric layers being arranged between two substrates of the plurality of substrates arranged adjacent to one another, the coil conductors of two substrates arranged adjacent to one another and the at least one dielectric layer arranged between these substrates respectively form a resonant circuit.
In Beispiel 51 kann der Gegenstand gemäß Beispiel 50 optional ferner aufweisen, dass die Spulenanordnung ferner aufweist: einen Betriebsschaltkreis, eine Vielzahl von ersten Verbindungsleitern, wobei für jeden resonanten Schwingkreis ein innerer Spulenendabschnitt des einen Spulenleiters, welchen der jeweilige resonante Schwingkreis aufweist, mittels eines zugeordneten ersten Verbindungsleiters der Vielzahl von ersten Verbindungsleitern mit dem Betriebsschaltkreis elektrisch leitend verbunden ist; eine Vielzahl von zweiten Verbindungsleitern, wobei für jeden resonanten Schwingkreis ein äußerer Spulenendabschnitt des jeweils anderen Spulenleiters, welchen der jeweilige resonante Schwingkreis aufweist, mittels eines zugeordneten zweiten Verbindungsleiters der Vielzahl von zweiten Verbindungsleitern mit dem Betriebsschaltkreis elektrisch leitend verbunden ist. In example 51, the subject matter according to example 50 can optionally further have that the coil arrangement further has: an operating circuit, a plurality of first connecting conductors, wherein for each resonant oscillating circuit an inner coil end portion of the one coil conductor, which the respective resonant oscillating circuit has, by means of an associated first connection conductor of the plurality of first connection conductors is electrically connected to the operating circuit; a plurality of second connecting conductors, wherein for each resonant oscillating circuit an outer coil end section of the respective other coil conductor which the respective resonant oscillating circuit has is electrically conductively connected to the operating circuit by means of an associated second connecting conductor of the plurality of second connecting conductors.
Beispiel 52 ist eine Spulenanordnung zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung aufweisend: eine erste Spulenanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 49, eine zweite Spulenanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 49; und mindestens eine elektrisch nichtleitende Schicht, welche zwischen der ersten Spulenanordnung und der zweiten Spulenanordnung angeordnet ist. Example 52 is a coil assembly for use as a transmitting coil or receiving coil in power transmission, the coil assembly comprising: a first coil assembly according to any one of Examples 1 to 49, a second coil assembly according to any one of Examples 1 to 49; and at least one electrically non-conductive layer disposed between the first coil assembly and the second coil assembly.
Beispiel 53 ist ein Ladesystem, das eine Spulenanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 52 aufweist. Example 53 is a charging system having a coil assembly according to any one of Examples 1-52.
Beispiel 54 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung, das Verfahren aufweisend: Bilden einer ersten Spule, welche einen ersten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, auf einer ersten Seite einer dielektrischen Schicht, wobei der erste Spulenleiter mehrere erste Leiterbahnen aufweist, Bilden einer zweiten Spule, welche einen zweiten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, 35 aufweist, auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der dielektrischen Schicht, wobei der zweite Spulenleiter mehrere zweite Leiterbahnen aufweist, und wobei jede zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen abwechselnd auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist; wobei die erste Spule, die zweite Spule und die dielektrische Schicht einen resonanten Schwingkreis bilden. Example 54 is a method of manufacturing a coil assembly, the method comprising: forming a first coil having a first coil conductor arranged in multiple turns on a first side of a dielectric layer, the first coil conductor having multiple first conductive traces, Forming a second coil, which has a second coil conductor arranged in a plurality of turns, 35, on a second side of the dielectric layer opposite the first side, wherein the second coil conductor comprises a plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the second substrate; wherein the first coil, the second coil and the dielectric layer form a resonant tank circuit.
Beispiel 55 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung, das Verfahren aufweisend: Bilden einer ersten Spule, welche einen ersten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, auf bzw. in einem ersten Substrat, wobei der erste Spulenleiter mehrere erste Leiterbahnen aufweist, und wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen abwechselnd auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite des ersten Substrats angeordnet ist, Bilden einer zweiten Spule, welche einen zweiten Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, auf bzw. in einem zweiten Substrat, wobei der zweite Spulenleiter mehrere zweite Leiterbahnen aufweist, und wobei jede zweite Leiterbahn der mehreren zweiten Leiterbahnen abwechselnd auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist; Bilden mindestens einer dielektrischen Schicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat derart, dass die erste Spule, die zweite Spule und die mindestens eine dielektrische Schicht einen resonanten Schwingkreis bilden. Example 55 is a method for manufacturing a coil assembly, the method comprising: forming a first coil, which has a first coil conductor arranged in a plurality of turns, on or in a first substrate, the first coil conductor having a plurality of first conductive traces, and wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the first substrate, forming a second coil having a second coil conductor arranged in a plurality of turns on or in a second substrate, wherein the second coil conductor includes a plurality of second conductive lines, and wherein each second conductive line of the plurality of second conductive lines is arranged alternately on a first side and on a second side of the second substrate; Forming at least one dielectric layer between the first substrate and the second substrate such that the first coil, the second coil and the at least one dielectric layer form a resonant tank circuit.
Beispiel 56 ist eine Spulenanordnung, aufweisend: eine Spule, welche einen Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist; wobei der Spulenleiter in einer ersten Windung der mehreren Windungen eine erste Spulenleiterbreite aufweist, wobei der Spulenleiter in einer zweiten Windung der mehreren Windungen eine zweite Spulenleiterbreite aufweist, und wobei Spulenleiter in einer dritten Windung der mehreren Windungen, welche zwischen der ersten Windung und der zweiten Windung des Spulenleiters angeordnet ist eine dritte Spulenleiterbreite aufweist; wobei die dritte Spulenleiterbreite größer als die erste Spulenleiterbreite und größer als die zweite Spulenleiterbreite ist. Example 56 is a coil assembly including: a coil having a coil conductor arranged in multiple turns; wherein the coil conductor in a first turn of the plurality of turns has a first coil conductor width, wherein the coil conductor in a second turn of the plurality of turns has a second coil conductor width, and wherein the coil conductor in a third turn of the plurality of turns intermediate the first turn and the second turn of the coil conductor is arranged has a third coil conductor width; wherein the third coil conductor width is greater than the first coil conductor width and greater than the second coil conductor width.
Beispiel 57 ist eine Spulenanordnung, aufweisend: eine Spule, welche einen Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der Spulenleiter mehrere Leiterbahnen aufweist. 36 Example 57 is a coil assembly including: a coil having a coil conductor arranged in multiple turns, the coil conductor having multiple traces. 36
In Beispiel 58 kann die Spulenanordnung gemäß Beispiel 57 optional ferner aufweisen, dass eine Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen in einer ersten Windung (z.B. entlang der ersten Windung) der mehreren Windungen des Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist und wobei die Leiterbahn in einer zweiten Windung (z.B. entlang der zweiten Windung) der mehreren Windungen des Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. In example 58, the coil arrangement according to example 57 can optionally further have that a trace of the plurality of traces has a first trace width in a first turn (e.g. along the first turn) of the plurality of turns of the coil conductor and wherein the trace has a first trace width in a second turn (e.g. along the second turn) of the plurality of turns of the coil conductor has a second conductor track width which is different from the first conductor track width.
In Beispiel 59 kann die Spulenanordnung gemäß Beispiel 57 oder 58 optional ferner aufweisen, dass eine Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen in einer Windung (z.B. entlang der Windung) der mehreren Windungen des Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist und wobei eine andere Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen in der Windung (z.B. entlang der Windung) eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. In Beispiel 60 kann die Spulenanordnung gemäß einem der Beispiel 57 bis 59 optional ferner aufweisen, dass ein Leiterbahnabschnitt einer Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer anderen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters und einem zweiten Nachbar- Leiterbahnabschnitt einer noch anderen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters liegt; und dass ein Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem erstenIn example 59, the coil arrangement according to example 57 or 58 can optionally further have that one trace of the plurality of traces in a turn (e.g. along the turn) of the plurality of turns of the coil conductor has a first trace width and wherein another trace of the plurality of traces in the turn (e.g. along the turn) has a different second track width from the first track width. In Example 60, the coil arrangement according to one of Examples 57 to 59 can optionally further have that a trace section of one trace of the plurality of traces of the coil conductor between a first neighboring trace section of another trace of the plurality of traces of the coil conductor and a second neighboring trace section of yet another trace of the plurality of traces of the coil conductor is located; and that a distance of the conductor track section from the first
Nachbar-Leiterbahnabschnitt verschieden ist von einem Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt. Neighboring conductor track section is different from a distance of the conductor track section from the second neighboring conductor track section.

Claims

37 Patentansprüche 37 patent claims
1. Spulenanordnung (100) zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung (100) aufweisend: eine erste Spule (106s), welche einen ersten Spulenleiter (106), der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der erste Spulenleiter (106) mehrere erste Leiterbahnen (122) aufweist; eine zweite Spule (108s), welche einen zweiten Spulenleiter (108), der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der zweite Spulenleiter (108) mehrere zweite Leiterbahnen (123) aufweist; und mindestens eine dielektrische Schicht (110), welche zwischen der ersten Spule (106s) und der zweiten Spule (108s) derart angeordnet ist, dass die erste Spule (106s), die zweite Spule (108s) und die mindestens eine dielektrische Schicht (110) einen resonanten Schwingkreis bilden. 1. Coil arrangement (100) for use as a transmitting coil or receiving coil in energy transmission, the coil arrangement (100) comprising: a first coil (106s) which has a first coil conductor (106) arranged in a plurality of turns, the first coil conductor (106) having a plurality of first conductive traces (122); a second coil (108s) having a second coil conductor (108) arranged in a plurality of turns, the second coil conductor (108) having a plurality of second conductive lines (123); and at least one dielectric layer (110) which is arranged between the first coil (106s) and the second coil (108s) in such a way that the first coil (106s), the second coil (108s) and the at least one dielectric layer (110 ) form a resonant circuit.
2. Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei ein dielektrisches Material der mindestens einen dielektrischen Schicht (110) derart eingerichtet ist, dass dieses einen dielektrischen Verlustfaktor kleiner als 0,005 aufweist in einem Frequenzbereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 1000 kHz. 2. Coil arrangement (100) according to claim 1, wherein a dielectric material of the at least one dielectric layer (110) is set up such that it has a dielectric loss factor of less than 0.005 in a frequency range from approximately 10 kHz to approximately 1000 kHz.
3. Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Spule (106s) eine zweidimensionale Spule ist und/oder wobei die zweite Spule (108s) eine zweidimensionale Spule ist. 3. Coil arrangement (100) according to claim 1 or 2, wherein the first coil (106s) is a two-dimensional coil and/or wherein the second coil (108s) is a two-dimensional coil.
4. Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: 4. Coil assembly (100) according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
• ein erstes Substrat (102), wobei die erste Spule (106s) auf und/oder in dem ersten Substrat (102) angeordnet ist; und • a first substrate (102), wherein the first coil (106s) is arranged on and/or in the first substrate (102); and
• ein zweites Substrat (104), wobei die zweite Spule (108s) auf und/oder in dem zweiten Substrat (104) angeordnet ist; • a second substrate (104), wherein the second coil (108s) is arranged on and/or in the second substrate (104);
• wobei die mindestens eine dielektrische Schicht (110) zwischen dem ersten Substrat (102) und dem zweiten Substrat (104) angeordnet ist. • wherein the at least one dielectric layer (110) is arranged between the first substrate (102) and the second substrate (104).
5. Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 4, 38 wobei das erste Substrat (102) eine erste Seite (124) und eine der ersten Seite (124) gegenüberliegende zweite Seite (126) aufweist; wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) erste Leiterbahn- Abschnitte, die auf der ersten Seite (124) des ersten Substrats (102) angeordnet sind, und zweite Leiterbahn-Abschnitte, die auf der zweiten Seite (126) des ersten Substrats (102) angeordnet sind, aufweist, wobei die ersten Leiterbahn-Abschnitte und die zweiten Leiterbahn- Abschnitte der jeweiligen ersten Leiterbahn mittels Durchkontaktierungen durch das erste Substrat (102) hindurch miteinander elektrisch leitend verbunden sind; wobei sich die mehreren ersten Leiterbahnen (122) derart beidseitig des ersten Substrats (102) erstrecken, dass im Querschnitt des ersten Spulenleiters (106) zwei oder mehr erste Leiterbahnen auf der ersten Seite (124) angeordnet sind und zwei oder mehr andere erste Leiterbahnen auf der zweiten Seite (126) angeordnet sind. 5. coil arrangement (100) according to claim 4, 38 wherein the first substrate (102) has a first side (124) and a second side (126) opposite the first side (124); wherein each first conductive trace of the plurality of first conductive traces (122) has first conductive trace sections disposed on the first side (124) of the first substrate (102) and second conductive trace sections disposed on the second side (126) of the first substrate (102) are arranged, wherein the first conductor track sections and the second conductor track sections of the respective first conductor track are electrically conductively connected to one another by means of vias through the first substrate (102); wherein the plurality of first conductive tracks (122) extend on both sides of the first substrate (102) such that in the cross section of the first coil conductor (106) two or more first conductive tracks are arranged on the first side (124) and two or more other first conductive tracks the second side (126) are arranged.
Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 5, wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) über die gesamte Länge des ersten Spulenleiters (106) hinweg zwischen genau zwei anderen ersten Leiterbahnen der mehreren ersten Leiterbahnen (122) angeordnet ist. Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen (122) schräg zu einer Längsrichtung einer jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters (106) angeordnet sind und wobei die zweiten Leiterb ahn- Ab schnitte der mehreren ersten Leiterbahnen (122) schräg zu der Längsrichtung der jeweiligen Windung des ersten Spulenleiters (106) angeordnet sind. The coil assembly (100) of claim 5, wherein each first conductive trace of said plurality of first conductive traces (122) is disposed between exactly two other first conductive traces of said plurality of first conductive traces (122) along the entire length of said first coil conductor (106). Coil arrangement (100) according to claim 5 or 6, wherein the first conductor track sections of the plurality of first conductor tracks (122) are arranged obliquely to a longitudinal direction of a respective turn of the first coil conductor (106) and wherein the second conductor track sections of the plurality of first Conductor tracks (122) are arranged obliquely to the longitudinal direction of the respective turn of the first coil conductor (106).
Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die ersten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen (122) parallel zueinander verlaufen und wobei die zweiten Leiterbahn-Abschnitte der mehreren ersten Leiterbahnen (122) parallel zueinander verlaufen. Coil arrangement (100) according to one of claims 5 to 7, wherein the first conductor track sections of the first plurality of conductor tracks (122) run parallel to one another and the second conductor path sections of the plurality of first conductor tracks (122) run parallel to one another.
Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei jeder erste Leiterbahn-Abschnitt und jeder zweite Leiterbahn-Abschnitt die gleiche Länge aufweist. 39 Coil arrangement (100) according to one of Claims 5 to 8, in which each first conductor track section and each second conductor track section has the same length. 39
Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die mehreren ersten Leiterbahnen (122) ihre relative Lage zueinander in einem sich wiederholenden Muster verändern. A coil assembly (100) according to any one of claims 4 to 9, wherein the plurality of first conductive traces (122) vary in position relative to one another in a repeating pattern.
Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) erste Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige erste Leiterbahn benachbart zu genau einer anderen ersten Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) angeordnet ist; und wobei jede erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) zweite Abschnitte aufweist, in welchen die jeweilige erste Leiterbahn benachbart zu genau zwei anderen ersten Leiterbahnen der mehreren ersten Leiterbahnen (122) angeordnet ist Coil arrangement (100) according to any one of claims 1 to 10, wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines (122) has first sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly one other first conductive line of the plurality of first conductive lines (122); and wherein each first conductive line of the plurality of first conductive lines (122) has second sections in which the respective first conductive line is arranged adjacent to exactly two other first conductive lines of the plurality of first conductive lines (122).
Spulenanordnung (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Summe der Längen aller ersten Abschnitte einer jeweiligen ersten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle ersten Leiterbahnen (122) gleich ist; und/oder wobei die Summe der Längen aller zweiten Abschnitte einer jeweiligen ersten Leiterbahn eine Gesamtlänge definieren, und wobei die jeweilige Gesamtlänge für alle ersten Leiterbahnen (122) gleich ist. Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) eine erste Leiterbahnbreite aufweist; und wobei eine andere erste Leiterbahn der mehreren ersten Leiterbahnen (122) eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist. Spulenanordnung (700) zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung (700) aufweisend: A coil assembly (100) according to claim 11, wherein the sum of the lengths of all first portions of a respective first conductive trace define an overall length, and wherein the respective overall length is the same for all first conductive traces (122); and/or wherein the sum of the lengths of all second sections of a respective first conductive line define a total length, and wherein the respective total length is the same for all first conductive lines (122). The coil assembly (100) of any one of claims 1 to 12, wherein a first conductive line of said plurality of first conductive lines (122) has a first conductive line width; and wherein another first conductive line of the plurality of first conductive lines (122) has a second conductive line width different from the first conductive line width. Coil arrangement (700) for use as a transmission coil or reception coil in energy transmission, the coil arrangement (700) having:
• eine erste Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13; 40 • a first coil arrangement (100) according to any one of claims 1 to 13; 40
• eine zweite Spulenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13; und• a second coil arrangement (100) according to any one of claims 1 to 13; and
• mindestens eine elektrisch nichtleitende Schicht (720), welche zwischen der ersten Spulenanordnung (100) und der zweiten Spulenanordnung (100) angeordnet ist. • at least one electrically non-conductive layer (720) which is arranged between the first coil arrangement (100) and the second coil arrangement (100).
15. Spulenanordnung (600) zur Verwendung als Sendespule oder Empfangsspule bei einer Energieübertragung, die Spulenanordnung (600) aufweisend: 15. Coil arrangement (600) for use as a transmitting coil or receiving coil in an energy transmission, the coil arrangement (600) having:
• eine Vielzahl von Substraten (602), wobei die Substrate der Vielzahl von Substraten (602) übereinander angeordnet sind; wobei jedes Substrat der Vielzahl von Substraten (602) einen jeweiligen beidseitig geführten Spulenleiter (606) aufweist, wobei jeder Spulenleiter (606) jeweils mehrere Leiterbahnen aufweist; und • a plurality of substrates (602), wherein the substrates of the plurality of substrates (602) are stacked; each substrate of the plurality of substrates (602) having a respective coil conductor (606) routed on both sides, each coil conductor (606) having a plurality of conductor tracks in each case; and
• eine Vielzahl von dielektrischen Schichten (610), wobei jeweils zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Substraten der Vielzahl von Substraten (602) mindestens eine dielektrische Schicht der Vielzahl von dielektrischen Schichten (610) angeordnet ist, wobei die Spulenleiter von zwei benachbart zueinander angeordneten Substraten und die zwischen diesen Substraten angeordnete mindestens eine dielektrische Schicht jeweils einen resonanten Schwingkreis bilden. • a multiplicity of dielectric layers (610), at least one dielectric layer of the multiplicity of dielectric layers (610) being arranged in each case between two substrates of the multiplicity of substrates (602) arranged adjacent to one another, the coil conductors of two substrates arranged adjacent to one another and the at least one dielectric layer arranged between these substrates each form a resonant oscillating circuit.
16. Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers, das Ladesystem aufweisend: eine Spulenanordnung (100, 600, 700) oder mehrere16. Charging system for charging an electrical energy store, the charging system comprising: a coil arrangement (100, 600, 700) or more
Spulenanordnungen (100, 600, 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15. Coil assemblies (100, 600, 700) according to any one of claims 1 to 15.
17. Spulenanordnung, aufweisend: 17. A coil assembly comprising:
• eine Spule, welche einen Spulenleiter, der in mehreren Windungen angeordnet ist, aufweist, wobei der Spulenleiter mehrere Leiterbahnen aufweist; • a coil having a coil conductor arranged in a plurality of turns, the coil conductor having a plurality of conductor tracks;
• wobei eine Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen entlang einer ersten Windung der mehreren Windungen des Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist und wobei die Leiterbahn entlang einer zweiten Windung der mehreren Windungen des Spulenleiters eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist, und/oder 41 • wherein a trace of the plurality of traces has a first trace width along a first turn of the plurality of turns of the coil conductor and wherein the trace along a second turn of the plurality of turns of the coil conductor has a second trace width different from the first trace width, and/or 41
• wobei eine Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen entlang einer Windung der mehreren Windungen des Spulenleiters eine erste Leiterbahnbreite aufweist und wobei eine andere Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen entlang der Windung eine von der ersten Leiterbahnbreite verschiedene zweite Leiterbahnbreite aufweist, und/oder • wherein one trace of the plurality of traces along one turn of the plurality of turns of the coil conductor has a first trace width and wherein another trace of the plurality of traces along the turn has a second trace width different from the first trace width, and/or
• wobei ein Leiterbahnabschnitt einer Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters zwischen einem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer anderen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters und einem zweiten Nachbar-Leiterbahnabschnitt einer noch anderen Leiterbahn der mehreren Leiterbahnen des Spulenleiters liegt und wobei ein Abstand des• wherein a trace section of a trace of the plurality of traces of the coil conductor lies between a first neighboring trace section of another trace of the plurality of traces of the coil conductor and a second neighboring trace section of yet another trace of the plurality of traces of the coil conductor and wherein a distance of the
Leiterbahnabschnitts von dem ersten Nachbar-Leiterbahnabschnitt verschieden ist von einem Abstand des Leiterbahnabschnitts von dem zweiten Nachbar- Leiterbahnabschnitt. Conductor section of the first neighboring conductor section is different from a distance of the conductor section from the second neighboring conductor section.
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