(57)【要約】  本発明は、実質的に二次元の扁平コイル（２８）を製造する方法に関し、カバー表面（２０）をそれぞれが有する少なくとも２つのカバープレート（２、３）と、カバー表面（２０）よりも小さな成形具表面（２１）を有する成形具（４）と、が設けられ、成形具（４）は、横方向支持表面の少なくともいくつかのセクションがカバープレート（２、３）の突出セクション（９）によって形成されるように、２つのカバープレート（２、３）の間において解放可能にクランプされ、扁平コイル（２８）の形状用のコイル導体（２５）がカバープレート（２、３）の間において成形具（４）の周囲に沿って巻回され、且つ、巻回されたコイル導体（２５）は、カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内の切抜き部（１６）を通じて相互の関係において局所的に固定される。本発明は、対応する巻回装置（１、１１、２２）に更に関する。
2014524667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に二次元の扁平コイル（２８）を製造する方法であって、個々のカバー表面（２０）を有する少なくとも２つのカバープレート（２、３）と、前記カバー表面（２０）よりも小さな成形具表面（２１）を有する成形具（４）と、が設けられ、前記成形具（４）は、横方向支持表面（１０）が前記カバープレート（２、３）の突出セクション（９）によって少なくともいくつかのセクションにおいて形成されるように、前記２つのカバープレート（２、３）の間において解放可能にクランプされ、コイル導体（２５）が、前記扁平コイル（２８）の形状を形成するように、前記カバープレート（２、３）の間において前記成形具（４）の周囲に沿って巻回され、且つ、前記巻回されたコイル導体（２５）は、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内の切抜き部（１６）を通じて相互の関係において局所的に固定される、方法。
【請求項２】
前記カバープレート（２、３）は、前記成形具（４）を解放するように、相互に取り外され、且つ、前記扁平コイル（２８）の形態を有する前記局所的に固定されたコイル導体（２５）が除去される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形具（４）の軸方向の厚さは、巻回対象の前記コイル導体（２５）の直径に従って選択される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、シャフト（２４）内の個々の中央開口部（１７）を用いて取り付けられ、且つ、前記シャフト（２４）上において軸方向において相互にクランプされる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記シャフト（２４）は、前記コイル導体（２５）を巻回するという目的のために回転する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記コイル導体（２５）の一端は、前記成形具（４）がクランプされる前に、開口部（１９）を通じて前記カバープレート（２、３）のうちの１つのカバープレートを通じて内側から外側に引き出される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
コイル導体（２５）及びブラインドワイヤ（２６）が前記扁平コイル（２８）内において半径方向において交互に入れ替わるように、コイル導体（２５）及びブラインドワイヤ（２６）が半径方向において相互に上下になるように一緒に巻回される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
複数の成形具（４）が、２つのカバープレート（２、３）の間において、且つ、それぞれのケースごとに１つのカバープレート（１４）によって相互に分離された方式により、相互にクランプされ、且つ、複数のコイル導体（２５）が同時に前記複数の成形具（４）上に巻回されて複数の扁平コイル（２８）を形成する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの追加コンポーネント（３１）、具体的には、フェライト体、電子コンポーネント、及び／又は電気回路が、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内の少なくとも１つの材料切抜き部（３０）に挿入される請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記カバープレート（２、３）は、いくつかの固定要素（３２）によって相互に永久的に固定される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
更なるコイル導体（３４）が、少なくとも前記固定要素（３２）のうちのいくつかの固定要素の周りにおいて巻回される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コイル導体（２５）の断面を前記巻回動作の前に又は前記巻回動作の際に局所的に変形させる請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記コイル導体（２５）は、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレートの溝（３６）内に配置されると共にそこで固定される請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
扁平コイル（２８）を巻回する装置（１、１１、２２）であって、
個々のカバー表面（２０）を有する少なくとも２つのカバープレート（２、３）と、
前記カバー表面（２０）よりも小さな成形具表面（２１）を有する成形具（４）と、
前記成形具（４）を前記２つのカバープレート（２、３）の間においてクランプするクランプ装置（８）と、
を有し、
局所的な切抜き部（１６）が前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内に形成される、装置。
【請求項１５】
前記成形具（４）の軸方向の厚さは、巻回対象のコイル導体（２５）の直径に対応する請求項１４に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１６】
前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、それぞれ、中央部に中央開口部（１７）を有し、且つ、シャフト（２４）が更に含まれており、前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、その個々の中央開口部（１７）により、前記シャフト上において軸方向に保持することができる請求項１４又は１５に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１７】
前記シャフト（２４）用の駆動装置が含まれている請求項１６に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１８】
前記カバープレート（２、３）のうちの１つは、前記コイル導体（２５）の一端が通過するための少なくとも１つの開口部（１９）を有する請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１９】
複数の前記成形具（４）及び複数の前記カバープレート（２、３、１４）が含まれており、且つ、前記クランプ装置（８）は、前記複数のカバープレート（２、３、１４）の間において前記複数の成形具（４）をクランプするように設計される請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２０】
前記シャフト（２４）は、前記複数の成形具（４）及び前記複数のカバープレート（２、３、１４）を軸方向において保持するように設計される請求項１４又は１９に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２１】
前記カバープレート（２、３）及び／又は前記成形具（４）には、それぞれ、巻回対象の前記コイル導体（２５）用の接着防止被覆が設けられる請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２２】
少なくとも１つの追加コンポーネント（３１）、具体的には、フェライトコア、電子コンポーネント、及び／又は電気回路を保持するための少なくとも１つの材料切抜き部（３０）が前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内に形成される請求項１４乃至２１のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２３】
前記カバープレート（２、３）は、いくつかの固定要素（３２）によって永久的に固定される請求項１４乃至２２のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２４】
前記固定要素（３２）のうちの少なくともいくつかは、更なるコイル導体（３４）によって巻回されるように、具体的には、リベット又は固定ピンとして設計される請求項２３に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２５】
前記コイル導体（２５）を保持するための溝（３６）は、前記カバープレート（２、３）のうちの１つのカバープレート内に形成される請求項１４乃至２４のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる形状の実質的に２次元の扁平コイルを製造する方法及び装置に関する。この種の扁平コイルは、トランスミッタ側とレシーバ側の両方において非接触誘導型エネルギー転送のために必要とされる。具体的には、この種の扁平コイルは、誘導型道路システムを形成するための革新的な概念のために必要とされている。このケースにおいては、方向付けされた磁界を生成する対応する形状の扁平コイルが車道の適切な地点に配置される。前記扁平コイルの上方に位置した電動式車両は、地面内に配置された扁平コイルの上方において静止又は移動する際に、駆動に必要とされるエネルギーを誘導吸収することができる。
【背景技術】
【０００２】
現在、誘導型道路システムが、集中的な研究の対象となっている。この研究は、具体的には、システムの送信電力を増大させることと、経済的なエネルギー転送が依然として可能な状態において送信コイルと受信コイルの間の必要とされる最小間隔を増大させることと、を対象としている。誘導型道路システムには、ｋＷレベルの送信電力が必要とされている。車両の必要とされる最低地上高に起因し、エネルギー転送に必要な最小間隔は、デシメートルのレベルであることが望ましいであろう。
【０００３】
非接触エネルギー転送システムの幾何学的且つ物理的な必要条件に起因し、相対的に小さな容積を有する扁平コイルが必要とされている。第２に、扁平コイルは、相対的に大きく且つ方向付けされた広がりを有する方向付けされた磁界を生成するという選択肢を提供し、この場合に、漂遊磁界に起因した損失を小さなものに維持することができる。
【０００４】
車道に埋め込まれた扁平コイルに伴う電動式車両内における非接触型エネルギー転送は、ケーブルによって拘束された解決策と比べて、高度な充電利便性、損耗部品を含まないことに起因した高度な信頼性、ユーザーにとっての高度な電気的安全性、歴史を有する街区における美的な利点、公共物破壊に対するインフラの保護、及び相対的に小さなサービス費用という利点を有する。更には、誘導型道路システムによるエネルギー転送によれば、前記車両が静止状態にある際のみならず、前記車両が移動している際にも、エネルギーを車道内の１次構造から車両に対して継続的に供給することができる。従って、最低限の且つ費用効率の優れたエネルギー貯蔵装置に伴う電池に関係した距離の制限の問題を除去可能な電動式車両を実現することができる。
【０００５】
誘導型道路システムを将来の電気的移動市場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ｍａｒｋｅｔ）に広範に導入するには、製品の改善とプロセスの革新の両方が必要である。後者は、充電インフラが、費用効率に優れた、且つ、従って、広範である、方式により、加速度を伴って導入されることを保証するために特に重要である。
【０００６】
車両が静止状態にある際の且つ車両が移動している際の電動式車両内における非接触エネルギー転送用の既知のシステムの設計は、製造の観点における必要な扁平コイルの効率的な統合が、柔らかい材料の取扱いの難しさに起因し、いまだ保証されてはいないことを示している。従って、国際公開第２０１０／０９０５３９Ａ１号パンフレット及び独国特許第１０３１２２８４Ｂ４号明細書によれば、個々のコイル導体の正確な保持及び離隔のために、コイル担持体内に、又は必要とされる扁平コイル内の成形プラスチック部品内に、溝が必要とされており、この結果、扁平コイルの配置が複雑になっている。
【０００７】
相互に接続された複数の空心コイルを製造するために、独国特許出願公開第４０１３９５８Ａ１号明細書は、巻回装置を開示しており、この場合に、第１横方向支持部と第２横方向支持部の間に巻回コアを位置決めするべく、巻回コアを第１横方向支持部を通じて前進させている。巻回コアが押し戻された際に既に巻回済みの空心コイルを保持するために、横方向支持部上にポケットが設けられている。この結果、先行する空心コイルの巻回材料を切断することなしに、複数の空心コイルを連続的に巻回することができる。不都合なことには、必要とされるツールが、特に相対的に単純な形状の大きな扁平コイルの場合に、複雑であり、且つ、高価であって、従って、経済的ではない。
【０００８】
独国特許出願公開第１０１６０３９０Ａ１号明細書は、スマートカード、ステッカー、チケット、又はクーポン内の非接触トランスポンダ用の小さな扁平コイルを製造する方法を提案している。巻回ツールは、巻回コアプレートと、巻回プレートと、を有しており、これらは、上下に配置され、その間に、巻回コアプレート内において堅固に取り付けられたスペーサにより、巻回ワイヤの間隔を有する。コイルの巻回の際に、ピンの形態を有する軸方向に変位可能な巻回コアにより、様々な形状を有する個々の巻回を形成することができる。不都合なことには、個々の変位可能な巻回コアによる形状の形成は、大きな扁平コイルの場合に、必要とされるプロセスの信頼性を有していない。
【０００９】
最後に、欧州特許出願公開第２２２６８１９Ａ１号明細書は、螺旋形の扁平コイルの製造を提案しており、この場合に、巻回ワイヤ及び絶縁ワイヤが、ディスク上にシャフトを中心として螺旋状に一緒に巻回されている。このケースにおいては、巻回経路の開始点と終了点が、相互の関係において軸方向にオフセットされている。この記述されている方法は、異なる形状の扁平コイルの製造を許容してはいない。不都合なことに、このように製造される扁平コイルは、平らでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０９０５３９Ａ１号
【特許文献２】独国特許第１０３１２２８４Ｂ４号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第４０１３９５８Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０１６０３９０Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第２２２６８１９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、製造の観点において、実質的に２次元の扁平コイルの製造を単純化することにあり、この場合に、特に成形部品などの配置支援部材の省略が意図されており、且つ、この場合に、単純な巻回ツールを使用することにより、扁平コイルの異なる形状を単純且つ費用効率の優れた方式によって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を実現するために、本発明は、実質的に２次元の扁平コイルを製造する方法を規定しており、この場合に、個々のカバー表面を有する少なくとも２つのカバープレートと、カバー表面よりも小さな成形具表面を有する別個の成形具（ｆｏｒｍｅｒ）と、が設けられ、この場合に、成形具は、横方向支持表面がカバープレートの突出セクションによって少なくともいくつかのセクションおいて形成されるように、２つのカバープレート間において解放可能にクランプされ、この場合に、コイル導体は、カバープレートの間において成形具の周囲に沿って巻回されて扁平コイルの形状を形成し、且つ、この場合に、巻回されたコイル導体は、カバープレートのうちの少なくとも１つのカバープレート内の切抜き部を通じて相互の関係において局所的に固定される。
【００１３】
このケースにおいては、本発明は、異なる形状の観点において可能な限り柔軟な方式で扁平コイルを製造するという概念に基づいている。このケースにおいては、本製造方法は、プロセスへの統合が可能な限り単純且つ容易なものとなろう。
【００１４】
２つのカバープレートの間においてモジュラー方式でクランプされた別個の成形具の提供に起因し、本システムは、扁平コイルの形状の観点において極めて柔軟である。選択される成形具に応じて、その周囲プロファイルとの関係において、正方形の、矩形の、円形の、楕円形の、三角形の、多角形の、又はその他の形態を有する扁平コイルを製造することができる。この目的のために、個々の成形具の適合を要するのは、その形状又は周囲プロファイルの観点においてのみである。これは、コイル導体の厚さ及び形状の観点においても、当て嵌まる。異なる太さのコイル導体の場合に必要とされるのは、異なる厚さの成形具を提供又は使用することのみである。
【００１５】
横方向支持壁として機能するカバープレートの間の限られた空間内においてコイル導体が巻回されることに起因し、高プロセス速度が可能である。このケースにおいては、巻回をコイル支持部の回転によって単純な方式で実行することが可能であり、この場合に、コイル導体は、成形具の周囲に沿って漸進的に巻回される。
【００１６】
カバープレート及び成形具をそれぞれが有する複数のコイル支持構成を同一の又は異なる成形具を有するシャフト上において一緒に回転させることが可能であるため、本発明は、並行製造の選択肢を更に提供する。このケースにおいては、様々な形状を更に有することができる複数の扁平コイルが、１つのプロセスステップにおいて同時に製造される。
【００１７】
同様に、巻回装置の単純な構造に起因し、必要とされるワイヤ張力制御手段の統合が、問題を伴うことなしに可能である。この種のワイヤ張力制御手段は、特に個々に使用されている成形具の形状又はエッジ構造が複雑であるケースにおいて、適切である。
【００１８】
又、巻回の際にワイヤ張力を調節することにより、相対的に大きな機械的安定性と、従って、相対的に長いサービス寿命をもたらしうるプレストレスを扁平コイル内において実現することができる。更には、結果的に、それぞれの巻回経路が直接的に以前の巻回経路上に位置することを保証することができるため、ワイヤに張力が印加された状態における巻回は、プロセスの信頼性を向上させる。
【００１９】
巻回の際にワイヤの張力を調節することにより、巻回された扁平コイルの形状が更に安定する。この目的のために、カバープレートのうちの少なくとも１つのカバープレート内に切抜き部が存在しており、これらの切抜き部は、巻回構造に対する横方向のアクセスポイントを形成している。扁平コイルの巻線は、これらの切抜き部を介した接着接合により、ポッティング（ｐｏｔｔｉｎｇ）により、又は熱処理により、相互に局所的に固定することができる。更には、プロセスにおいて、設けられた切抜き部を介して均一性について巻回プロファイルを監視することができる。
【００２０】
又、カバープレートを解放可能に相互にクランプすることにより、有利には、製造プロセスの末尾において単純な方式で装置から扁平コイルを除去することもできる。巻回された扁平コイルを含む成形具は、クランプ状態を解放することによって解放される。次いで、問題を伴うことなしに、成形具から、扁平コイルを軸方向において除去することが可能であり、或いは、半径方向においてイジェクトすることもできる。又、運搬の際に安定した方式で成形具を含む扁平コイルを保持することもできる。このケースにおいては、成形具を含む扁平コイルを配置することもできる。
【００２１】
但し、巻回プロセスの末尾において、カバープレートから、成形具と共に又は成形具を伴うことなしに、扁平コイルを除去することは必須ではない。むしろ、同様に、使用の現場において、カバープレートを含む扁平コイルを配置することも容易に可能である。この目的のために、カバープレートは、例えば、設置用の対応した形状を有することが可能であり、具体的には、カバープレートは、相応して３次元において変形させることができる。更には、この場合に、カバープレートを使用することにより、例えば、フェライトコア、電子コンポーネント、電気回路などの更なる補助的コンポーネントを設置することもできる。
【００２２】
介在する成形具と共にカバープレートをクランプするために、且つ、成形具をイジェクトするために、原則的には、様々な方法を提供することが可能であり、具体的には、この目的のために、ガス圧的な、液圧的な、機械的な、又は電気的な閉鎖装置、開放及び／又はイジェクトメカニズムを使用することができる。
【００２３】
本発明は、正確なコイル配置及びコイル導体間の間隔を実現する際に高度なプロセスの信頼性を提供し、この場合に、複雑且つ高価な成形プラスチック部品が回避される。この目的のために、カバープレートの間の自由巻回空間は、好ましくは、巻回対象のコイル導体の太さに等しい。これは、成形具の軸方向の厚さを巻回対象のコイル導体の直径に従って選択することによって実現される。この観点において、コイル導体が交差するリスクの存在を伴うことなしに、巻回を高度なプレストレスによって実行することができる。
【００２４】
原則的に、成形具は、その高さ又は厚さが実質的にその直径を下回る扁平成形具となり、換言すれば、扁平成形具は、実質的に平らな成形具である。この結果、扁平コイルが巻回されることになり、前記扁平コイルの軸方向の厚さ、特に、個々のコイル導体の直径は、その半径方向の延在との関係において小さい。この種の扁平コイルの巻線が延在するエリアは、成形具によって予め規定されることになる。
【００２５】
更なる好適な実施形態においては、カバープレート及び成形具は、シャフト内の個々の中央開口部を用いて取り付けられ、且つ、シャフト上において軸方向において相互にクランプされている。クランプの目的のために必要とされるのは、１つの共通クランプ装置のみである。すべての部品、即ち、カバープレート及び成形具は、設けられたシャフト上に押し込まれることにより、プロセスにおいて直接的にセンタリングされる。対応する位置の制御は、必要ではない。次いで、更に有利には、扁平コイルを巻回するべく、コイル支持部がシャフトによって駆動される。このケースにおいては、個々の中央開口部は、シャフトとの間に結合接続が存在するように、例えば、多角形として設けられる。回転自在に固定された接続を形成するためのその他の選択肢を実現することも可能であることは、言うまでもない。
【００２６】
又、一般に、カバープレート及び成形具を有するコイル支持部が巻回の際に静止状態に留まると共に巻回を目的としてコイル導体をコイル支持部の周りにおいて引き回すことも可能である。但し、コイル支持部の回転は、処理の観点において格段に単純且つ費用効率に優れた方式によって実現することができる。具体的には、ワイヤの複雑な供給が不要である。
【００２７】
巻回を開始する際にコイル導体を固定するべく、有利には、成形具がクランプされる前に、コイル導体の一端が、開口部を通じてカバープレートのうちの１つを通じて内側から外側に引き出される。プロセスの開始時点において対応するカバープレートに自由にアクセス可能であるため、問題を伴うことなしに、前記端部を引き回して通すことができる。第２カバープレートが装着された後に、コイル導体の端部は、直角に折り曲げられ、その結果、コイル導体は、事前に、即ち、巻回プロセスが開始する前に、固定されている。更には、コイル導体の端部を堅固に保持する適切なクランプ装置をカバープレートの外部に取り付けることもできる。
【００２８】
又、この説明対象の巻回方法によれば、スペーサとしての、又は多相構造を実現するための、更なるワイヤを、即ち、具体的には、ブラインドワイヤ（ｂｌｉｎｄ  ｗｉｒｅ）を、簡単に統合することもできる。ブラインドワイヤをスペーサとして使用する場合には、これまで必要とされてきた複雑な成形部品を伴うことなしに、隣接するコイル導体の間の規定された間隔を実現することができる。このケースにおいては、コイル導体及びブラインドワイヤは、相互に上下に半径方向において位置するように、一緒に巻回され、この場合に、コイル導体及びブラインドワイヤは、扁平コイル内において、半径方向において交互に入れ替わっている。ブラインドワイヤは、プラスチックから構成することが可能であり、導体及び絶縁スリーブを有するケーブルとして、又は絶縁されていない導体として、提供することができる。特に、後の扁平コイルの動作の際の熱放散を改善するために、巻回による非金属製スペーサの更なる内蔵を使用することもできる。この結果、放出可能な扁平コイルの電力が増大することになろう。
【００２９】
本製造方法の上述の並行化は、好ましくは、複数の成形具を２つのカバープレートの間において相互にクランプすることにより、実現され、且つ、それぞれのケースにおいて１つのカバープレートによって相互に分離され、これにより、一連の成形具及びカバープレートが２つの終端カバープレートの間に製造されるように、実現される。この結果得られる構造は、共通クランプ装置によってクランプすることが可能であり、且つ、次いで、一緒に駆動することもできる。このケースは、クランプ接続を解放することにより、一緒に巻回されたいくつかの扁平コイルを同時にイジェクトすることができる。この目的のために、クランプ接続が解放された後に、共通シャフト又は共通スピンドルが、例えば、成形具及びカバープレート内の個別に存在している中央開口部から引き抜かれるか、或いは、成形具及びカバープレートが、例えば、クランプ接続が解放された後に、共通シャフト又は共通スピンドルから除去又はイジェクトされる。
【００３０】
有利な一変形においては、少なくとも１つの追加コンポーネント、具体的には、フェライト体、電子コンポーネント、及び／又は電気回路が、カバープレートのうちの少なくとも１つのカバープレート内の少なくとも１つの材料切抜き部に挿入される。この変形は、扁平コイルが使用の現場において１つ又は２つのカバープレートと共に一緒に配置される場合に、電子回路を統合するために、又は磁界の成形のために、適している。
【００３１】
カバープレートと共に一緒に扁平コイルを配置するためには、カバープレートがいくつかの固定要素によって相互に永久的に固定されていることが更に好都合である。具体的には、これらの固定要素は、特に前記扁平コイルが複雑な形状を有している場合に、扁平コイルを固定するために更に使用することができる。
【００３２】
好適な発展形態においては、更なるコイル導体が、少なくとも固定要素のうちのいくつかの固定要素の周りにおいて巻回されている。この結果、製品内において留まると共に例えば局所的な対向磁界を印加するように機能する追加コイルを配置することができる。
【００３３】
更なる有利な変形実施形態においては、コイル導体の及び／又は更なるコイル導体の断面を巻回動作の前に又は巻回動作の際に局所的に変形させている。この結果、例えば、局所的に変化する巻回間隔を有する様々な巻回プロファイルを実現することができる。具体的には、所与の半径においてぎりぎりの充填密度を生成することが可能であり、且つ、扁平コイルの巻回プロファイル内において相対的に大きな巻線間の間隔を並列状態において形成することができる。
【００３４】
更には、好都合には、１つのカバープレート又は２つのカバープレートが設置される際には、設置されるカバープレートの溝内に、コイル導体及び／又は更なるコイル導体を配置することが可能であり、且つ、その場所において、具体的には、カプセル化又は接着化合物により、固定することができる。
【００３５】
又、本明細書に記述されているコイル導体の変形実施形態は、固定要素の周りに巻回される更なるコイル導体についても、同様に適用される。
【００３６】
上述の目的は、本発明によれば、扁平コイルを巻回する装置によって更に実現され、この装置は、個々のカバー表面を有する少なくとも２つのカバープレートと、カバー表面よりも小さな成形具表面を有する成形具と、２つのカバープレートの間において成形具をクランプするクランプ装置と、を有し、この場合に、局所的な切抜き部が、カバープレートのうちの少なくとも１つのカバープレート内に形成される。
【００３７】
更なる有利な実施形態は、装置に関する従属請求項において見出すことができる。このケースにおいては、方法の観点において引用されている利点が、装置に対しても同様に適用される。
【００３８】
装置の更なる好適な実施形態においては、カバープレート及び／又は成形具には、それぞれ、巻回対象のコイル導体用の、又は巻線を相互に局所的に固定する材料用の、接着防止被覆が設けられている。この結果、巻回されるコイル導体が、カバープレートとの関係において低減された摩擦を有しているため、プロセス速度を増大させることができる。成形具が接着防止被覆を有する場合には、完成した扁平コイルを相対的に単純な方式によって成形具から分離することができる。
【００３９】
本発明は、コイル導体の構成の観点において制限されてはいない。ｋＷレベルの電力を送信するために設けられる扁平コイルの場合には、撚線導体を使用することが適切である。単線導体と比べた場合に、撚線導体の場合には、所謂表皮効果が回避され、これにより、相対的に高い周波数と、従って、相対的に大きな電力と、を誘導方式で送信することができる。
【００４０】
カバープレートのうちの少なくとも１つは、好ましくは、少なくとも１つの追加コンポーネントを、具体的には、フェライトコア、電子コンポーネント、及び／又は電気回路を、保持するための少なくとも１つの材料切抜き部を有する。更には、カバープレートと共に製品を配置する際には、カバープレートをいくつかの固定要素によって永久的に固定することが得策である。このケースにおいては、固定要素のうちの少なくともいくつかは、有利には、更なるコイル導体によって巻回されるように、具体的には、リベット又は固定ピンとして、設計される。カバープレートに対する永久的な固定のために、コイル導体を保持するための溝をカバープレートのうちの１つのカバープレート内に形成することが得策である。前記溝内において、コイル導体は、具体的には、カプセル化化合物又は接着化合物によって固定される。
【００４１】
以下、図面を参照し、本発明の例示用の実施形態について更に詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】開放状態における且つ閉鎖状態における個々の巻回装置の側面図を概略的に示す。
【図２】開放状態における且つ閉鎖状態における並列コイル支持部を有する巻回装置の側面図を概略的に示す。
【図３】カバープレート及び成形具を製造するためのモデルを示す。
【図４】シャフト上に押し込まれた複数のコイル支持部を有する巻回装置の側面図を概略的に示す。
【図５】巻回プロファイルを固定及びチェックするための切抜き部を有する巻回装置の平面図を概略的に示す。
【図６】巻回された扁平コイルの部分図を示す。
【図７】巻回装置のカバープレートの平面図を示す。
【図８】使用の現場においてカバープレートと共に配置されることが意図された巻回装置の平面図を示す。
【図９】追加コイルを有する巻回装置のカバープレートの平面図を示す。
【図１０】コイル導体が配置及び固定される溝を有するカバープレートを通じた断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、様々な形状の扁平コイルを巻回する柔軟な巻回装置１の側面図を概略的に示している。巻回装置１は、図１ａ）により、開放状態において、且つ、図１ｂ）により、閉鎖状態において、示されている。巻回装置１は、第１カバープレート２と、第２カバープレート３と、を有し、前記カバープレートの間において別個の交換可能な成形具４を保持することができる。図１には、製造対象の扁平コイルを形成するためにその周りにコイル導体が巻回される巻回軸６が更に示されている。巻回は、厚さｄを有する描画された矩形として側面図において示されている成形具４の周囲に沿って実行される。図示のように、成形具４は、図面のプレーンに対して垂直の断面積を有しており、前記断面積は、カバープレート２、３の断面積と比べた場合に、低減されている。この結果、カバープレート２、３の個々の内側面上に突出セクション９がもたらされ、前記突出セクションは、成形具４によってカバーされてはいない。
【００４４】
巻回方法が始まる前に、２つのカバープレート２、３は、成形具４が介在した状態において、概略的に示されているクランプ装置８によって相互にクランプされる。この結果得られる閉鎖状態が、図１ｂ）に示されている。この結果、カバープレート２、３の突出セクション９の間に成形具４を中心とした巻回空間１２がもたらされ、この場合に、突出セクション９は、横方向支持表面１０として機能する。巻回軸６を中心とした図示の装置１の回転により、コイル導体の半径方向の供給を伴って、扁平コイルを成形具４の周囲に沿って巻回することができる。このケースにおいては、成形具４の厚さｄは、個々の巻回経路が巻回の際に交差することができないように、巻回対象のコイル導体の直径に対応するように選択されている。巻回は、コイル導体にプレストレスが印加された状態において実行することが可能であり、この結果、高度なプロセスの信頼性が得られる。
【００４５】
成形具４を交換することにより、異なる形状の扁平コイルを製造することができる。この目的のために、成形具４は、それぞれ、異なる断面形状を有し、且つ、例えば、円、矩形、楕円などの形状に成形される。
【００４６】
図２も、複数の扁平コイルを並行して製造する巻回装置１１の側面図を概略的に示している。この場合にも、再度、装置１１の開放状態が、図２ａ）に示されており、且つ、装置１１の閉鎖状態が、図２ｂ）に示されている。
【００４７】
上述のカバープレート２、３に加えて、巻回装置１１は、更なる第３カバープレート１４をも有する。成形具４が、それぞれのケースにおいて、それぞれ、カバープレートのうちの２つのカバープレート２、３及びカバープレート３、１４の間に挿入されている。図２ｂ）による閉鎖状態においては、クランプ装置８により、３つのカバープレート２、３、１４と２つの成形具４が相互の関係において一緒にクランプされている。この結果、２つの巻回空間１２が得られ、この場合に、それぞれの巻回空間内において巻回される扁平コイルの形状は、それぞれのケースごとに、使用されている成形具４によって付与される。
【００４８】
同一の成形具４を使用する場合には、２つの同一の扁平コイルを並行して巻回することができる。成形具４が異なる断面形状又は周囲形状を有する場合には、２つの異なる扁平コイルが並行して巻回される。その厚さｄの観点において異なる成形具４を使用することにより、異なる厚さの２つの扁平コイルを異なるコイル導体によって並行して製造することができる。
【００４９】
図３は、カバープレート２、３又は成形具４を成形又は製造する様々な選択肢を示す成形具パターンを示している。
【００５０】
一例として、図１及び図２の側面図に示されているカバープレート２は、成形具パターンの外側円によって付与されている。一例として、図示のように、巻回プロファイルに対するアクセスを後において許容する切抜き部１６をカバープレート２から打抜くことができる。これらの切抜き部１６を介して、巻回された扁平コイル内において個々の巻回を相互に局所的に固定することができる。この目的のために、例えば、巻回が完了した後に、固定手段を切抜き部１６を介して挿入し、且つ、硬化させる。図３による成形具パターンには、一連の切抜き部１６が示されており、前記切抜き部は、具体的には、実質的に矩形のコイルに対するアクセスを許容することができる。
【００５１】
図３による成形具パターンの中心には、中央開口部１７が設けられており、これは、カバープレート２及び更に製造される成形具４のいずれにも意図されている。図示の成形具４は、矩形成形具４ａ）と、２つの面取りされたコーナーを有する矩形成形具４ｂ）と、小さな矩形成形具４ｃ）と、丸い成形具４ｄ）と、である。
【００５２】
図３による成形具パターンは、巻回のために規定される装置の単純さを示している。異なる形状の扁平コイルを製造するために、成形具４の形状は、それぞれのケースごとに、滑らかに調節される。異なる直径のコイル導体を巻回する場合には、成形具４は、相応して変更された厚さの材料から製造される。又、図３は、図１及び図２による横方向支持表面１０が、２つの隣接するカバープレート２、３の間に挿入された成形具４の周りに形成されるように、カバープレート２のカバー表面２０が成形具４の成形具表面２１よりも大きいことを示している。成形具パターンの内部に、凹部１９が示されている。巻回が始まる前に端部が固定されるように又は外側面に固定されるように、成形具４がクランプされる前に、巻回対象のコイル導体の少なくとも一端を前記凹部１９を介して引き出すことができる。
【００５３】
図４は、合計で７つの扁平コイルを並行して巻回できるようにする巻回装置２２の側面図を示している。合計で８つのカバープレート２が軸方向においてシャフト２４上に押し込まれており、この場合に、個々の成形具４が、それぞれのケースごとに、隣接するカバープレート２の間に配置されている。
【００５４】
単一の並行プロセスステップにおいて共通シャフト２４を駆動することにより、恐らくは、異なる形状を伴って、複数の扁平コイルを並行して製造できることが明らかである。このケースにおいては、並行して製造される扁平コイルは、その形状の観点において且つ／又はその厚さの観点において異なったものであってもよく、この場合に、異なる成形具４が個々のカバープレート２の間に挿入される。装置２２のモジュラー設計により、単純な方式により、巻回ツールを扁平コイルの望ましい供給量に対して整合させることができる。同時に、個々のコンポーネントは、共通シャフト２４上に軸方向において押し込まれることにより、センタリングされる。積層されたコンポーネントは、共通クランプ装置によってクランプすることが可能であると共に開放することができる。又、共通シャフト２４を引き抜くことにより、単一のプロセスステップにおいて、完成した扁平コイルを同時にイジェクトすることもできる。
【００５５】
図５は、扁平コイルを巻回する図１による巻回装置１の平面図を示している。カバープレート２、３及び成形具４は、中央開口部を介して、シャフト２４上に軸方向において押し込まれている。図５には、第１カバープレート２のみが示されている。カバープレート２は、扁平コイルの巻回プロファイルに対するアクセスを許容する合計で６つの切抜き部１６を有する。巻回が完了した後に、扁平コイルが局所的に安定するように、これらの切抜き部１６を介して固定手段を挿入し、且つ、硬化させる。
【００５６】
扁平コイルを巻回するべく、シャフト２４は、成形具４を含む取り付けられたカバープレート２、３と共に、図示の方向において回転する。コイル導体２５及びブラインドワイヤ２６は、半径方向から一緒に供給される。その形状が成形具４の周囲形状によって予め規定されている扁平コイルが、成形具４の周囲に製造される。
【００５７】
扁平コイル２８は、巻回プロファイル２７に従って、半径方向において、交互に入れ替わる一連のコイル導体２５及びブラインドワイヤ２６を有する。コイル導体２５は、例えば、絶縁スリーブを有する撚線導体として提供される。提供されるブラインドワイヤ２６は、例えば、非金属製スペーサである。ブラインドワイヤ２６により、隣接するコイル導体２５の間の空間を規定することが可能であり、且つ、結果的に得られる扁平コイル２８からの動作の際の熱放散を改善することもできる。
【００５８】
図６は、非常に概略的な方式により、完成した扁平コイル２８の設計を示している。図示の扁平コイル２８は、コイル導体２５及びプラスチックから構成されたブラインドワイヤ２６を一緒に巻回することによって製造されている。コイル導体２５及びブラインドワイヤ２６は、扁平コイル２８の半径方向において交互に入れ替わっている。
【００５９】
図示の扁平コイル２８は、複数の巻回渦巻を有しており、且つ、矩形の形態において製造されている。
【００６０】
図７は、巻回装置の下部カバープレート３の平面図を示している。完成した製品、即ち、製造された扁平コイルは、このケースにおいては、使用の現場において図示の下部カバープレート３と共に配置される。下部カバープレート３は、いくつかの材料切抜き部３０を有する。追加コンポーネント３１が、これらの「モールド空洞」に挿入される。この種の追加コンポーネントは、例えば、電子コンポーネントや電気回路などであり、或いは、フェライトコアなどの磁性要素である。後者は、扁平コイルの使用の現場において磁界を成形するように機能する。
【００６１】
図８は、２つのカバープレート２、３と、保持された成形具の周りに巻回された扁平コイルと、を有する組立が完了した製品を示している。この製品は、図示のように、そのすべてが使用の現場において設置される。扁平コイルの巻線を固定するために設けられた切抜き部１６が明瞭な可視状態にある。２つのカバープレート２、３を相互に永久的に固定するべく、固定要素３２が設けられており、前記固定要素は、カバープレート２、３を貫通するピン及び／又はリベットの形態を有する。
【００６２】
図８に示されている製品の下部カバープレート３を示す図９によれば、内部において、扁平コイル２８が巻回されている。更には、矩形コイルの形態を有する更なるコイル導体３４が、対向磁界を生成するべく、固定要素３２のうちのいくつかの固定要素の周りに巻回されている。
【００６３】
図１０は、コイル導体２５の巻線を配置するための溝３６を有するカバープレート３の断面を示している。このケースにおいては、巻線は、カプセル化及び／又は接着化合物３８により、溝３６内において固定されている。カプセル化及び／又は接着化合物３８を塗布するべく、適切に設計されたノズル３７が設けられている。
【符号の説明】
【００６４】
１  巻回装置
２  カバープレート
３  カバープレート
４  成形具
４ａ〜４ｄ  成形具
６  巻回軸
８  クランプ装置
９  突出セクション
１０  支持表面
１１  巻回装置
１２  巻回空間
１４  カバープレート
１６  切抜き部
１７  中央開口部
１９  開口部
２０  カバー表面
２１  成形具表面
２２  巻回装置
２４  シャフト
２５  コイル導体
２６  ブラインドワイヤ
２７  巻回プロファイル
２８  扁平コイル
３０  材料切抜き部
３２  固定要素
３４  更なるコイル導体
３６  溝
３７  ノズル
３８  カプセル化／接着化合物
【図１】
2014524667.tif 000003
【図２】
2014524667.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014524667.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014524667.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月21日(2014.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に二次元の扁平コイル（２８）を製造する方法であって、個々のカバー表面（２０）を有する少なくとも２つのカバープレート（２、３）と、前記カバー表面（２０）よりも小さな成形具表面（２１）を有する成形具（４）と、が設けられ、前記成形具（４）は、横方向支持表面（１０）が前記カバープレート（２、３）の突出セクション（９）によって少なくともいくつかのセクションにおいて形成されるように、前記２つのカバープレート（２、３）の間において解放可能にクランプされ、コイル導体（２５）が、前記扁平コイル（２８）の形状を形成するように、前記カバープレート（２、３）の間において前記成形具（４）の周囲に沿って巻回され、且つ、前記巻回されたコイル導体（２５）は、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内の切抜き部（１６）を通じて相互の関係において局所的に固定される、方法。
【請求項２】
前記カバープレート（２、３）は、前記成形具（４）を解放するように、相互に取り外され、且つ、前記扁平コイル（２８）の形態を有する前記局所的に固定されたコイル導体（２５）が除去される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、シャフト（２４）内の個々の中央開口部（１７）を用いて取り付けられ、且つ、前記シャフト（２４）上において軸方向において相互にクランプされる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記コイル導体（２５）の一端は、前記成形具（４）がクランプされる前に、開口部（１９）を通じて前記カバープレート（２、３）のうちの１つのカバープレートを通じて内側から外側に引き出される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
コイル導体（２５）及びブラインドワイヤ（２６）が前記扁平コイル（２８）内において半径方向において交互に入れ替わるように、コイル導体（２５）及びブラインドワイヤ（２６）が半径方向において相互に上下になるように一緒に巻回される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
複数の成形具（４）が、２つのカバープレート（２、３）の間において、且つ、それぞれのケースごとに１つのカバープレート（１４）によって相互に分離された方式により、相互にクランプされ、且つ、複数のコイル導体（２５）が同時に前記複数の成形具（４）上に巻回されて複数の扁平コイル（２８）を形成する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの追加コンポーネント（３１）、具体的には、フェライト体、電子コンポーネント、及び／又は電気回路が、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内の少なくとも１つの材料切抜き部（３０）に挿入される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記カバープレート（２、３）は、いくつかの固定要素（３２）によって相互に永久的に固定される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
更なるコイル導体（３４）が、少なくとも前記固定要素（３２）のうちのいくつかの固定要素の周りにおいて巻回される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記コイル導体（２５）の断面を前記巻回動作の前に又は前記巻回動作の際に局所的に変形させる請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記コイル導体（２５）は、前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレートの溝（３６）内に配置されると共にそこで固定される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
扁平コイル（２８）を巻回する装置（１、１１、２２）であって、
個々のカバー表面（２０）を有する少なくとも２つのカバープレート（２、３）と、
前記カバー表面（２０）よりも小さな成形具表面（２１）を有する成形具（４）と、
前記成形具（４）を前記２つのカバープレート（２、３）の間においてクランプするクランプ装置（８）と、
を有し、
局所的な切抜き部（１６）が前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内に形成される、装置。
【請求項１３】
前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、それぞれ、中央部に中央開口部（１７）を有し、且つ、シャフト（２４）が更に含まれており、前記カバープレート（２、３）及び前記成形具（４）は、その個々の中央開口部（１７）により、前記シャフト上において軸方向に保持することができる請求項１２に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１４】
前記カバープレート（２、３）のうちの１つは、前記コイル導体（２５）の一端が通過するための少なくとも１つの開口部（１９）を有する請求項１２又は１３に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１５】
複数の前記成形具（４）及び複数の前記カバープレート（２、３、１４）が含まれており、且つ、前記クランプ装置（８）は、前記複数のカバープレート（２、３、１４）の間において前記複数の成形具（４）をクランプするように設計される請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１６】
前記カバープレート（２、３）及び／又は前記成形具（４）には、それぞれ、巻回対象の前記コイル導体（２５）用の接着防止被覆が設けられる請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１７】
少なくとも１つの追加コンポーネント（３１）、具体的には、フェライトコア、電子コンポーネント、及び／又は電気回路を保持するための少なくとも１つの材料切抜き部（３０）が前記カバープレート（２、３）のうちの少なくとも１つのカバープレート内に形成される請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１８】
前記カバープレート（２、３）は、いくつかの固定要素（３２）によって永久的に固定される請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項１９】
前記固定要素（３２）のうちの少なくともいくつかは、更なるコイル導体（３４）によって巻回されるように、具体的には、リベット又は固定ピンとして設計される請求項１８に記載の装置（１、１１、２２）。
【請求項２０】
前記コイル導体（２５）を保持するための溝（３６）は、前記カバープレート（２、３）のうちの１つのカバープレート内に形成される請求項１２乃至１９のいずれか一項に記載の装置（１、１１、２２）。
【国際調査報告】
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