GLÜCKLER, Harald (Jan-von-Werth-Str. 63, Jülich, 52428, DE)
COLLIENNE, Jürgen (Mittelstrasse 24 A, Aachen, 52072, DE)
PEERENBOOM, Hugo (Merscher Weg 8 A, Jülich, 52428, DE)
GLÜCKLER, Harald (Jan-von-Werth-Str. 63, Jülich, 52428, DE)
COLLIENNE, Jürgen (Mittelstrasse 24 A, Aachen, 52072, DE)
| P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung einer Spule aus einem Blech mit den Schritten: - Herstellen einer Trägerplatte mit Abstandhaltern für das Blech, - Befestigen des Blechs auf den Abstandhaltern der Trägerplatte, - Anfertigen der Spulengeometrie im Blech. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Fixieren der Spule. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Wahl eines Klebstoffs zur Fixierung. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, bei dem eine Kunststoffplatte auf die Spule mittels eines Klebstoffs geklebt wird. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Lösen der Spule von den Abstandhaltern. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Wahl eines Blechs für die Spule mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 1 Millimeter. 7. Anordnung, umfassend eine Trägerplatte mit Abstandhaltern und auf den Abstandhaltern befestigtem Blech für die Spule. 8. Spule, deren Windungen an Abstandhaltern einer Trägerplatte stabilisiert sind. 9. Spule, dadurch gekennzeichnet, dass deren Windungen durch einen Klebstoff fixiert, räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. 10. Spule nach Anspruch 8 oder 9, die auf einem nicht leitenden Kunststoffträger festgeklebt ist. 11. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Windungsstärke von etwa 0,05 bis 1 Millimeter. 12. Spule nach einem der Ansprüche 8 bis 11, angeordnet auf einer Fläche von < 5 cm . 13. Spule nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine zwei- oder dreidimensionale Struktur. 14. Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 7 zur Herstellung einer Spule. 15. Verwendung einer Spule nach einem der Ansprüche 8 bis 13, in einem Magnetresonanztomographen. |
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Spule sowie auf eine Spule, wie sie beispielsweise in der Kernspintomographie (Synonym: Magnetresonanztomographie; MRT) eingesetzt wird.
Die Magnetresonanztomographie wird als ein bildgebendes Verfahren seit Jahren in der Medizin und in der Biophysik eingesetzt. Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Objekt einem starken, konstanten Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch richten sich die Kernspins der Atome, welche vorher regellos orientiert waren, in dem Objekt aus. Hochfrequenzwellen können nun diese "geordneten" Kernspins zu einer bestimmten Schwingung (Resonanzfrequenz) an- regen. Diese Schwingung erzeugt in der Magnetresonanztomographie das eigentliche Messsignal (Antwortsignal), welches mittels geeigneter Empfangsspulen aufgenommen wird.
Für die Untersuchung kleiner Organismen im Magnetresonanztomographen mit entsprechend kleiner Abmessung, benötigt man entsprechende Spulen zur Erzeugung der notwendigen Felder. Gängige Verfahren zur Herstellung von Spulen, umfassen Schritte, wie z. B. das Fräsen, das (Laser-)Schneiden, sowie das Umformen und Biegen der aus Blechen gewonnen Materialien.
Einige Untersuchungen am lebenden Objekt erfordern extrem kleine Spulen. Dies sind Spulen mit geringem Abstand der einzelnen Windungen zueinander bei gleichzeitig geringem Materialquerschnitt und dünnen Windungen. Dünne Bleche werden dabei als Ausgangsmaterial bei der Herstellung der Spule verwendet. Bei dieser Ausgangslage versagen die oben genannten Fertigungstechniken. Es ist beispielsweise nicht möglich, eine flache Spule einfach aus einem dünnen Blech heraus zu fräsen oder mit einem Laser auszuschneiden. Das Blech würde dabei instabil und die Spule verlöre ihre Form. Zur Erzeugung von elektromagnetischen (Hochfrequenz-) Feldern werden jedoch Spulen mit engen Windungen und durch Berechnungen vor- gegebene Geometrien aus dünnen, metallischen Materialien benötigt. Ein dünnes Blech mit sehr geringer Eigenstabilität derart zu fertigen, dass eine Spule hieraus entsteht, ist mit den genannten Techniken nicht möglich. Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Spule anzugeben, welches die angegebenen Nachteile aus dem Stand der Technik nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Spule bereit zu stellen sowie deren Verwendungszweck anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Anordnung bzw. Spule sowie deren Verwendungen nach den Nebensprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Ansprüchen.
Das Verfahren zur Herstellung einer Spule aus einem Blech umfasst die Schritte:
Herstellen einer Trägerplatte mit Abstandhaltern für das Blech, - Befestigen des Blechs auf den Abstandhaltern der Trägerplatte,
Anfertigen der Spulengeometrie im Blech.
Mit dem Verfahren ist es vorteilhaft möglich, kleine Spulen mit geringer Windungsstärke herzustellen.
Mit dem Anfertigen der Spulengeometrie ist das Verfahren zur Herstellung der Spule im Prin- zip abgeschlossen. Während der Anfertigung der Spulengeometrie ist das Blech für die Spule durch die Abstandhalter, insbesondere im Bereich der Windungen, stabilisiert.
Sodann wird die Spule wieder von den Abstandhaltern gelöst. Lediglich optional wird die angefertigte Spulengeometrie nebst Windungen vor dem Lösen fixiert und nach dem Lösen gereinigt.
Als Trägerplatte wird eine Unterlage aus vorzugsweise einem metallischen Block gefräst. Die Trägerplatte bildet im Bereich der Abstandhalter die negative Unterfläche der Spule ab und dient während der Anfertigung der Spule über die in der Trägerplatte angeordneten Abstandhalter als deren Stützfläche. Die Trägerplatte weist zu diesem Zweck auf ihrer Oberfläche die Abstandhalter, vorzugsweise in Form einzelner gegebenenfalls schmaler Rippen, Stege oder Leisten für das Spulenblech auf. Es ist denkbar, schmale, knopfartige Strukturen als Abstandhalter vorzusehen. Die Abstandhalter können vorzugsweise aus dem Material der Trägerplatte herausgearbeitet werden, beispielsweise durch Fräsen. Sie müssen derartig beschaffen sein, dass das Spulenblech während seiner anschließenden Bearbeitung fest mit den Abstandhaltern verbunden bleibt.
Die Abstandhalter sind in bzw. auf der Trägerplatte angeordnet. Die Abstandhalter stützen die anzufertigenden forminstabilen Windungen der Spule während deren Herstellung ab. Die Ab- standhalter sind schmal, so dass nur eine vergleichsweise geringe Kontaktfläche zur Unterseite des Spulenblechs im Bereich der späteren Windungen anliegt. Die Abstandhalter weisen eine Höhe auf, so dass das Spulenblech auf die Abstandhalter aufgelegt und an deren Oberkante befestigt werden kann. Die Abstandhalter sind an die zwei- oder dreidimensionale Geometrie des abzustützenden Spulenblechs im Bereich der Windungen angepasst, so dass das Blech an der Oberkante den Abstandhalter befestigt werden kann. Die Höhe der Abstandhalter und die Fläche auf der sie auf bzw. in der Trägerplatte angeordnet sind, ist an die anzufertigende Spulengeometrie angepasst.
Die Stärke der Abstandhalter beträgt z. B. 0,3 Millimeter. Die Höhe der Abstandhalter beläuft sich z. B. auf etwa 4 Millimeter. Sie ist vorzugsweise identisch für alle Abstandhalter, sofern ein ebenes Spulenblech hierauf befestigt und sodann bearbeitet werden soll. Es können selbstverständlich aber auch hiervon abweichende Maße gewählt werden, je nach verwendetem Material und je nachdem, wie die Spulengeometrie und die Stärke sowie die Abstände der Windungen ausgebildet sind.
Es wird ein Blechabschnitt für die Spule gefertigt, z. B. ausgeschnitten. Für ebene Spulen werden Bleche aus z. B. Kupfer mit Aufmaß auf die endgültigen Abmessungen ausgeschnitten. Einachsig gekrümmte Spulenbleche werden anschließend auf den gewünschten Radius gebogen. Für mehrachsig gewölbte Spulen sind andere Fertigungsverfahren, wie z. B. Tiefziehen zur Herstellung passender Bleche, anzuwenden. Das Verfahren ist also universell einsetzbar und auch für dreidimensional anzufertigende dünne und kleine Spulen geeignet.
Es ist für die Erzeugung gewölbter Oberflächen des Blechs für die Spule möglich, die gewünschte Oberfläche in einem dicken Blechstück durch Fräsen zunächst nur einseitig oder aber sofort beidseitig einzuarbeiten. Für die Herstellung dreidimensional gewölbter Spulen ist wiederum die Höhe der Abstandhalter an diese Geometrie des Blechs angepasst, sodass sie alle mit dem Blech befestigt werden können und dieses während dessen weiterer Bearbeitung stützen. Das Blech für die Spule wird auf die Abstandhalter der Trägerplatte gelegt und mit diesen befestigt. Da die Abstandhalter von ihrer Höhe ein Negativ zum Spulenblech darstellen, schmiegt sich das Blech für die Spule im Bereich der späteren Windungen an die Abstandhalter an. Es werden vorzugsweise im gesamten Bereich der Windungen Abstandhalter mit dem Blech befestigt, in einer Art und Weise, dass bei der Herstellung der Windungen diese ihre Form beibehalten.
Für die Trägerplatte wird vorzugsweise ein Material mit geringer Wärmekapazität gewählt. Zum Beispiel kann Messing als Material gewählt werden. Messing weist vorteilhaft eine geringe Wärmekapazität auf, so dass zwecks Formerhaltung der Abstandhalter ein Lötverfahren zur Befestigung des Spulenblechs auf den Abstandhaltern der Trägerplatte gewählt werden kann.
Das Spulenblech kann z. B. mit einem Silberlot auf den Abstandhaltern aufgelötet werden. Als Lötverfahren kann ein Weich- oder Hartlötverfahren eingesetzt werden. Die notwendige Wärme kann mit dem Lötkolben, mit der Lötflamme, einer Heizplatte oder in einem Lötofen erzeugt werden.
Es kann selbstverständlich ein anderes Befestigungsverfahren gewählt werden, um das Blech auf den Abstandhaltern der Trägerplatte zu befestigen. Beispielsweise kann das Spulenblech auch auf den Abstandhaltern der Trägerplatte aufgeklebt werden. Dann muss das Material der Trägerplatte und die daraus gefertigten Abstandhalter nicht notwendigerweise eine geringe Wärmekapazität aufweisen.
Das Material des Spulenblechs und der Trägerplatte sowie das Arbeitsverfahren sind aufeinander abgestimmt, um die Spule zu befestigen und zu bearbeiten.
Für das Blech für die Spule kommt als Material insbesondere Kupfer als Standardmaterial in Frage. Selbstverständlich kann aber auch ein anderes Material insbesondere ein anderes Me- tall gewählt werden, z. B. Aluminium.
Mittels dieser Verfahrensschritte kann z. B. ein ebenes oder beliebig dreidimensional gewölbtes Blech aus Kupfer auf den Abstandhaltern der Trägerplatte aus Messing aufgelötet oder aufgeklebt werden. Ist das Blech für eine gewölbte Spule nur einseitig auf die Trägerplatte bzw. Abstandhalter angepasst worden, so wird jetzt die rückseitige (Ober-)Fläche durch z. B. eine Fräsoperation derart bearbeitet, dass die gewünschte, dünne (dreidimensionale) Blechkontur auf der Trägerplatte entsteht. Es muss also nicht notwendigerweise von vornherein ein dünnes Blech auf der Trägerplatte befestigt werden. Vielmehr kann ein dickes dreidimensional gekrümmtes Blech nach der Befestigung an den Abstandhaltern weiter bearbeitet werden, bis es auf den Abstandhaltern als ein dünnes dreidimensional gekrümmtes Blech, befestigt vorliegt. Nachdem das Blech für die Spule auf den Abstandhaltern der Trägerplatte befestigt und gegebenenfalls abgearbeitet wurde, wird die Spulengeometrie im so befestigten und stabilisierten dünnen Blech angefertigt.
Als Spulengeometrie wird die fertige Spule mit ihren Windungen im Spulenblech auf der Trägerplatte bezeichnet. Die Spulengeometrie umfasst die Anzahl der Spulenwindungen, deren Stärke, Dicke und die Abstände der Windungen zueinander und bei gewölbten dreidimensionalen Spulen auch die dreidimensionale Oberfläche.
Das befestigte Spulenblech ist zumindest im Bereich der Windungen durch die Abstandhalter der Trägerplatte immer so stabilisiert, dass es z. B. mit einem Fertigungslaser oder eine Fräse bearbeitet werden kann. Die Laserbearbeitung mit einem Feinschneidlaser erzeugt durch Laserschneiden die feinen Trennbahnen, die die einzelnen Spulenwindungen elektrisch und räumlich voneinander trennen. Durch den Laser sind Trennschlitze je nach Materialart, -dicke und Laserleistung im Bereich von mehreren 1/10 mm bis 1/100 mm möglich.
Sodann werden die Außenabmessungen des Bleches fertig bearbeitet. Nach Entfernen des Schneidgrates wird das Teil von allen Bearbeitungsrückständen befreit und gegebenenfalls gereinigt.
Das Spulenblech wird besonders vorteilhaft mit Hilfe eines ND-YAG-Laser in der gewünsch- ten Form ausgeschnitten. Dadurch wird in dem Spulenblech die Spulengeometrie nebst Windungen erzeugt. Der schmälste Schnitt ist die Schnittbreite des Lasers und beträgt etwa 1/100 Millimeter. Die Stärke der einzelnen Windungen liegt vorteilhaft im Bereich von 0,05-1 Millimeter. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Spulengeometrie gefräst. Das (Spulen-) Blech wird dabei durch die angelötete oder anders befestigte Struktur der Trägerplatte mit Abstandhaltern in seiner Form gehalten. Die Abstandhalter der Unterstruktur stören dabei den Laser oder das Fräswerkzeug oder ein anderes Werkzeug zur Herstellung der Spu- lengeometrie nicht.
Nachdem die Herstellung der Spulengeometrie abgeschlossen ist, sind die Windungen und deren Abstand zueinander sowie die Fläche, auf der diese angeordnet sind, festgelegt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Spulengeometrie sodann fixiert. Durch die Fixierung werden die Windungen dauerhaft räumlich und elektrisch voneinander getrennt. Auf diese Weise ist die Spule im Nachgang von den Abstandhaltern ohne Formverlust abtrennbar.
Hierzu ist es möglich lediglich einen Klebstoff auf die Spulengeometrie aufzutragen und diesen sodann aushärten zu lassen. Es kann hierzu ein Polymerisationsklebstoff gewählt werden. Der Klebstoff kann unmittelbar nach der Herstellung der Windungen auf das Spulenblech aufgetragen und dieses sodann nach der Aushärtung von der Trägerplatte abgetrennt werden.
Auf die den Abstandhaltern gegenüberliegende freie Seite der Spule wird vorzugsweise auch ein nicht leitender, dünner Isolator aufgeklebt. Der Isolator kann eine Kunststofffolie oder auch eine reine Vergussmasse aus Klebstoff sein, sofern dafür Sorge getragen wird, dass eine ausreichend stabilisierende Schicht auf der Spulenfläche entsteht.
Im Falle einer ebenen Spule wird vorzugsweise eine dünne Kunststofffolie oder -Platte aus z. B. Acrylglas verwendet und mit Acrifix 190 ® auf die Spule aufgeklebt. Bei gekrümmten, dreidimensionalen Spulen, muss diese fixierende Negativform vorher aus einer dickeren Kunststoffplatte, z. B. durch eine Fräsoperation, herausgearbeitet werden. Alternativ kann auch zunächst die gesamte Spule in Kunststoff eingebettet werden und anschließend die ge- wünschte Oberflächenform durch z. B. eine Fräsoperation herausgearbeitet werden.
Der Kunststoffträger wird mit einem geeigneten Klebstoff, z. B. Acrifix 190 ® mit der Spule auf der Trägerplatte verbunden. Der Klebstoff verbindet den gewählten Kunststoff mit dem Spulenmaterial ausreichend fest und dringt außerdem gut in die feinen Trennspalte der Spule ein, um diese und die Windungen dauerhaft voneinander zu isolieren.
Nach dem Aushärten der Verklebung wird die Trägerplatte mit den Abstandhaltern von dem gegebenenfalls fixierten Spulenblech gelöst. Die Oberfläche der Spule wird sodann vorzugs- weise durch Fräsbearbeitung von den Resten der Abstandshalter befreit. Der bei der Verklebung in Richtung der Trägerplatte durchgelaufene Klebstoff wird dabei ebenfalls abgetragen.
Die Spulengeometrie kann mit jeder dünnen Kunststoffplatte und einem geeigneten, insbesondere dünnflüssigen Klebstoff fixiert werden. Der Klebstoff dringt als Isolator in den entstandenen Trennschlitz zwischen den Windungen der Spule ein und fixiert diese dauerhaft elektrisch und räumlich voneinander.
Auf eine Fixierung kann aber verzichtet werden, sofern das Material und die Geometrie der Spule ausreichend eigene Stabilität aufweisen. Das Verfahren muss also in Abhängigkeit von diesen Parametern nicht notwendigerweise eine Fixierung der fertig hergestellten Spulengeometrie umfassen.
Die vorzugsweise fixierte Spulengeometrie wird anschließend durch ein Trennverfahren von der Trägerplatte und den Abstandhaltern gelöst. Hierzu kommt vorteilhaft ein mechanisches Trennverfahren zum Einsatz. Die Oberfläche der freigelegten und vorzugsweise fixierten Spule wird optional gereinigt.
Bei ebenen oder schwach gekrümmten Spulen kann die Trägerplatte im Bereich der Stege vorher in ausreichendem Abstand vom Spulenblech grob abgesägt werden. Bei stark gekrümmten Spulenblechen muss die Trägerplatte gegebenenfalls komplett zerspannt werden.
Als Endprodukt ist die freigelegte Spule aus einem dünnen Blech mit engen und schmal getrennten Windungen, vorzugsweise auf einem nicht leitenden Kunststoffträgermaterial befestigt, die in die Anwendungsanlage eingebaut und elektrisch angeschlossen werden kann.
Das beschriebene Verfahren ist für ebene Spulen geeignet. Es kann wie gezeigt ohne jegliche Einschränkung auch für die Herstellung gekrümmter dreidimensionaler Spulengeometrien angewendet werden. Die Trägerplatte weist für das Spulenblech die Abstandhalter auf, um das Spulenblech im Bereich der anzufertigenden Spule zu stützen und bearbeiten zu können. Die Trägerplatte selbst kann selbstverständlich auch größere Abmessungen als das Spulenblech bzw. die spätere Spulengeometrie aufweisen, um beispielsweise besser gehandhabt werden zu können.
Es versteht sich, dass eine Trägerplatte mit den Abstandhaltern und dem hierauf befestigten dünnen Blech für ein Herstellungsverfahren einer Spule einen Fortschritt darstellt. Es ist zudem denkbar, die noch an den Abstandhaltern befestigte Spule ihrem Anwendungszweck zuzuführen.
Besonders vorteilhaft werden Spulen mit Windungen im Abstand von kleiner als 1 Millimeter bereitgestellt. Die Spulen sind vorzugsweise durch einen Klebstoff fixiert bzw. liegen mittels eines Klebstoffs auf einem nicht leitenden Kunststoffträger fixiert vor.
Es können beispielsweise 9 bis 10 Windungen einer Spule, durch einen Trennschlitz von 0,03 Millimeter getrennt, in einer Grundfläche von weniger als 5 cm 2 erzeugt werden. Es ist denkbar, durch das Verfahren derartige Spulen auf Flächen von kleiner als 5 cm 2 herzustellen.
In einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden auch ganze Spulensysteme umfassend mehrere Spulen, z. B. zwei oder drei einzelne Spulen, in einem Blech in einem Arbeitsgang bereitgestellt. Diese Mehrfachspulensysteme weisen bereits die zugedachte räumliche Anordnung zueinander auf.
Die erfindungsgemäßen Spulen können z. B. in einem Magnetresonanztomographen in äu- ßerst beengten Verhältnissen angewendet werden. Sie halten regelmäßig sehr hohen Strömen von ca. 20 A in Pulsen von 1 ms stand.
Im Weiteren wird die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele und der beigefügten Figuren näher erläutert. Erstes Ausfuhrungsbeispiel (Fertigung einer ebenen Spule):
Fig. 1 : Aufsicht auf eine Trägerplatte mit Abstandhaltern.
Fig. 2: Aufsicht auf Anordnung 21, umfassend ein befestigtes Blech auf einer Trägerplatte.
Fig. 3: Aufsicht auf Anordnung 31, umfassend ein befestigtes Blech auf einer Trägerplatte nach Anfertigen der Spulengeometrie.
Fig. 4: Aufsicht auf eine freigelegte Spule, fixiert auf einem Kunststoffträger.
In einem ersten Schritt wird eine Anordnung 1 aus Trägerplatte 4 und Abstandhaltern 2, 3 bereitgestellt. Die Trägerplatte 4 besteht aus Messing. Die Trägerplatte 4 kann als eine Stützplatte für das Spulenblech (nicht dargestellt) angesehen werden. Die Trägerplatte 4 stellt im Bereich der Abstandhalter eine Negativform für die anzufertigende Spulengeometrie dar.
Die Trägerplatte weist eine Dicke von insgesamt 10 Millimeter (inklusive der Abstandhalter), eine Länge von 47 Millimeter und eine Breite von 32 Millimeter auf.
Die Oberfläche der Trägerplatte 4 mit den Abstandhaltern wird durch Fräsen eines Messingblocks erzeugt. In dem Messingblock werden hierzu Schlitze von etwa 3 mm Tiefe derart in die Oberfläche des Materials eingefräst, dass schmale Stege mit einer Wandstärke von etwa 0,3 mm erzeugt werden. Diese verbleiben als Abstandhalter 2, 3 nach dem Abtragen des Materials.
In Fig. 1 sind daher 8 längere Stege 2, von denen lediglich einer mit Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist, gezeigt. In Fig. 1 sind darüber hinaus 8 kurze Stege 3, von denen wiederum Ie- diglich einer mit Bezugszeichen 3 gekennzeichnet ist, gezeigt. Die kurzen und die langen Stege 3, 2 sind alternierend zueinander angeordnet und bilden die Abstandhalter der Trägerplätte 4. Die Stege 2, 3 stellen im weiteren Verlauf des Verfahrens die Abstandhalter zum Blech für die Spule dar. Im Ergebnis ist auf diese Weise ein Spulenträger aus Abstandhaltern und Trägerplatte angefertigt, der dieselbe dreidimensionale Oberflächen- Struktur aufweist wie das Blech, aus dem die Spule gefertigt wird. Im zweiten Schritt des Verfahrens wird ein Blech aus Kupfer, in dem die Spulengeometrie angefertigt wird, auf den Abstandhaltern der Trägerplatte befestigt, so dass eine Anordnung 21 aus einer Trägerplatte 24 mit den Abstandhaltern 22, 23 und einem befestigten Kupferblech 25 gebildet wird. Das Spulenblech wird auf der Oberkante der Abstandhalter abgelegt und liegt an diesen an. Das Blech wird als Spulenblech 25 bezeichnet. Es weist eine Dicke von 0,5 Millimeter sowie eine Höhe und Breite von je 32 Millimeter auf. Diese Fläche stimmt überein mit der Fläche, in dem die Abstandhalter angeordnet sind.
Das Spulenblech 25 wird auf den Abstandhaltern 22, 23 aufgelötet und in seiner Form gehalten bzw. stabilisiert. Die notwendige Wärme kann mit einem Lötkolben, einer Lötflamme, einer Heizplatte oder durch einen Lötofen in den die Anordnung aus Spulenblech und Trägerplatte gelegt wird, erzeugt werden.
Die freie, nicht durch das Spulenblech bedeckte Fläche der Trägerplatte 24 links im Bild dient der besseren Handhabung der Anordnung 21.
Im Ergebnis ist nach dem zweiten Schritt des Verfahrens das Spulenblech 25 mit der Träger- platte 24 über die Abstandhalter 22, 23 befestigt, ohne dass sich das Spulenblech oder die Trägerplatte mit den Abstandhaltern dabei verformt hat. Es ist gewährleistet, dass die Stege 22, 23 während der Wärmeentwicklung beim Lötverfahren in Form bleiben.
Im dritten Schritt des Verfahrens wird die Spulengeometrie im befestigten Blech 25 durch eine Laserschneidanlage angefertigt um Anordnung 31 bereit zu stellen.
Das fest gelötete Spulenblech 35 ist durch die Trägerplatte 34 mit den Abstandhaltern 32, 33 während des Schneidens weiter stabilisiert. Das Spulenblech 35 bleibt während dieses Bearbeitungsschrittes in Form und verbiegt sich nicht während der Hitzeentwicklung, ebenso wenig wie die stützenden Abstandhalter.
Der dunkel dargestellte Schlitz trennt die hell dargestellten Windungen 36.1 (innen liegend) bis 36.9 (außen liegend). Die Laserbearbeitung erzeugt durch Laserschneiden die feine Trennbahn, die die einzelnen hell dargestellten Spulenwindungen elektrisch voneinander trennen. Durch den angewendeten Laser ist ein Trennschlitz, also ein zwischen den Windungen vorliegender Hohlraum, von 0,03 mm erzeugt worden. Die Stärke der Windungen beträgt 0,05-1 Millimeter.
Im Ergebnis ist auf diese Weise nach Schritt 3 des Verfahrens die Spule bereitgestellt worden. Das fertige Spulenblech 35 weist die benötigten Windungen auf. Allein mittels dieser vorgenannten drei Schritte, können sehr dünne Bleche bearbeitet und entsprechende Spulen erzeugt werden.
Es werden sodann die Außenabmessungen des Bleches fertig bearbeitet. Nach Entfernen des Schneidgrates ist das Spulenblech von Bearbeitungsrückständen bereinigt. Optional wird es zudem gründlich gereinigt.
Bevorzugt kann im letzten und vierten Schritt des Verfahrens die so erzeugte Spulengeometrie fixiert werden. Bei den genannten geringen Abmessungen bietet sich dieser Schritt an um die Spule weiterhin zu stabilisieren.
Hierzu wird aut das Spulenblech 35 mit den Windungen 36.1 bis 36.9 ein Kunststoffträger aufgeklebt. Auf die freie Oberfläche des Spulenbleches wird der Kunststoffträger mit einem Zweikomponenten-Polymerisationsklebstoff (Acrifix 190 ® ) aufgeklebt. Hierzu wird eine Platte aus Acrylglas verwendet. Diese Platte weist vorzugsweise eine Dicke bis hinab zu einem 1/10 Millimeter auf. Es versteht sich, dass dieser Kunststoffträger wiederum dieselbe Oberflächen-Geometrie wie die Spule aufweisen muss.
Der Kunststoffträger aus Acrylglas wird so mit der Spule verklebt. Dabei werden die Schlitze und Windungen dauerhaft durch den dünnflüssigen Klebstoff voneinander räumlich und e- lektrisch isoliert.
Nach dem Aushärten der Verklebung wird die angelötete Trägerplatte von dem fixierten Spulenblech getrennt. Die Oberfläche der Spule wird hierbei durch Fräsbearbeitung von den Res- ten der Trägerplattenstege befreit. Der bei der Verklebung durchgelaufene Klebstoff wird dabei ebenfalls durch Fräsen abgetragen.
Bei ebenen oder schwach gekrümmten Spulen kann die Trägerplatte im Bereich der Stege vorher in ausreichendem Abstand vom Spulenblech grob abgesägt werden. Das Endprodukt ist eine zumindest durch den Klebstoff fixierte Spule 45 aus Kupfer mit sehr engen und sehr schmal getrennten Windungen 46.1 bis 46.9, welche auf einem gegebenenfalls nicht leitenden Kunststoffträgermaterial aus Acrylglas 47 angeordnet ist. Die Spule ist nach dem beschriebenen Verfahren aus Kupferblech einer Dicke von 0,5 mm oder sogar weniger hergestellt. Auf einer Fläche von weniger als 9 cm 2 sind dabei 9,5 Windungen mit einer Stärke von 0,05 bis 1 mm untergebracht und durch einen Trennschlitz von 0,03 Millimeter voneinander getrennt.
Alle angegebenen Maße sind nicht einschränkend sondern lediglich exemplarisch zu verstehen. Sie können vielmehr an den Anwendungszweck der Spule angepasst werden. Selbiges trifft auch für die Anzahl der Windungen der Spule zu.
Das Spulenblech und gegebenenfalls seine Vorläufer werden in einem Ultraschalbad mit geeigneter Reinigungslösung gereinigt.
Zweites Ausführungsbeispiel (Fertigung einer dreidimensionalen Spule):
Sofern gekrümmte Spulen mittels des Verfahrens hergestellt werden, muss eine Trägerplatte verwendet werden, welche Abstandhalter mit einer wiederum komplementären Oberflächen- Form zum Blech für die Spule aufweist. Die einzelnen Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Trägerplatte nebst Abstandhaltern sind weitgehend identisch zum Ausführungsbeispiel 1.
Das Blech für die Spule wird allerdings aus einem Block durch Fräsen zunächst einseitig hergestellt und damit an die Höhe der Abstandhalter exakt angepasst. Nach dem Befestigen des Blechs an allen Abstandhaltern wird dieses an der freien Oberfläche weiter zur gewünschten Geometrie abgetragen und sodann mit einem Feinschneidlaser zur Herstellung der Spulengeometrie nebst Windungen bearbeitet.
Derartige dreidimensionale Spulenstrukturen werden mit einer hierzu wiederum komplementären Kunststoffplatte mittels Klebstoff oder nur durch einen Klebstoff fixiert und sodann beispielsweise durch Fräsen von den Abstandhaltern gelöst und gereinigt.
