DE102021005773A1

DE102021005773A1 - System for the inductive transmission of electrical power to a mobile part arranged to be movable along a primary conductor

Info

Publication number: DE102021005773A1
Application number: DE102021005773.2A
Authority: DE
Inventors: Leobald Podbielski; Steffen Braun
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-06-23

Abstract

System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines langgestreckt verlegten Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils,wobei das Mobilteil Ferrit, insbesondere U-förmig angeordnetes Ferritmaterial, aufweist,wobei um den Ferrit eine Sekundärwicklung gewickelt ist, aus welcher ein auf dem Mobilteil angeordneter elektrischer Verbraucher und/oder eine elektronische Steuerung versorgbar ist und/oder ein auf dem Mobilteil angeordneter Energiespeicher aufladbar ist,wobei der Primärleiter als langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt ist, die einen Hinleiter und zumindest einen Rückleiter, insbesondere zwei Rückleiter, aufweist,wobei der Hinleiter in Bewegungsrichtung hintereinander aneinandergereihte erste Leiterplatten aufweist, welche jeweils über Halterungen gehalten sind,wobei zumindest eine dritte Leiterplatte mit zumindest einer der Halterungen bestückt ist.System for the inductive transmission of electrical power to a mobile part arranged to be movable along an elongated primary conductor, the mobile part having ferrite, in particular U-shaped ferrite material, a secondary winding being wound around the ferrite, from which an electrical consumer arranged on the mobile part and/or an electronic controller can be supplied and/or an energy store arranged on the mobile part can be charged, with the primary conductor being designed as an elongate current loop which has a forward conductor and at least one return conductor, in particular two return conductors, with the forward conductor one behind the other in the direction of movement has lined-up first printed circuit boards, which are each held by holders, wherein at least one third printed circuit board is equipped with at least one of the holders.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils.The invention relates to a system for the inductive transmission of electrical power to a mobile part that is arranged to be movable along a primary conductor.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Leiterplatte mehrlagig ausführbar ist und Durchkontaktierungen aufweist.It is generally known that a printed circuit board can be implemented in multiple layers and has vias.

Es ist außerdem allgemein bekannt, ein Kabel langgestreckt in einer Anlage zu verlegen.It is also well known to lay a cable in a plant in an elongated manner.

Aus der DE 195 12 107 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein spurgeführtes Transportsystem mit berührungsloser Energieübertragung bekannt.From the DE 195 12 107 A1 a track-guided transport system with non-contact energy transmission is known as the closest prior art.

Aus der US 6 499 701 B1 ist ein System für induktive Leistungsübertragung bekannt.From the U.S. 6,499,701 B1 a system for inductive power transmission is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verlustarme Stromleitung zu erreichen, insbesondere bei einem System zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung an ein gegenüber einem Primärleiter bewegbar angeordnetes Mobilteil.The invention is therefore based on the object of achieving a low-loss power line, in particular in a system for the inductive transmission of electrical power to a mobile part that is arranged such that it can move with respect to a primary conductor.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the system according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale bei dem System sind, dass das System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines langgestreckt verlegten Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils vorgesehen ist,
wobei das Mobilteil Ferrit, insbesondere U-förmig angeordnetes Ferritmaterial, aufweist,
wobei um den Ferrit eine Sekundärwicklung gewickelt ist, aus welcher ein auf dem Mobilteil angeordneter elektrischer Verbraucher, insbesondere Elektromotor und/oder eine elektronische
Steuerung, versorgbar ist und/oder ein auf dem Mobilteil angeordneter Energiespeicher aufladbar ist,
wobei der Primärleiter als langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt ist, die einen Hinleiter und zumindest einen Rückleiter, insbesondere zwei Rückleiter, aufweist, wobei der Hinleiter in Bewegungsrichtung hintereinander aneinandergereihte erste Leiterplatten aufweist, welche jeweils über Halterungen gehalten sind,
insbesondere wobei der Rückleiter in Bewegungsrichtung hintereinander aneinandergereihte zweite Leiterplatten aufweist, welche jeweils über Halterungen, insbesondere Steckverbinderteile, gehalten sind,
wobei zumindest eine dritte Leiterplatte mit zumindest einer der Halterungen bestückt ist,
insbesondere wobei zumindest eine dritte Leiterplatte mit zumindest einer der Halterungen der ersten Leiterplatten und mit zumindest einer der Halterungen der zweiten Leiterplatten bestückt ist.Important features of the system are that the system is provided for the inductive transmission of electrical power to a mobile part that is movably arranged along an elongate primary conductor,
wherein the handset has ferrite, in particular ferrite material arranged in a U-shape,
wherein a secondary winding is wound around the ferrite, from which an electrical load arranged on the handset, in particular an electric motor and/or an electronic
control, can be supplied and/or an energy store arranged on the handset can be charged,
wherein the primary conductor is designed as an elongate current loop, which has a forward conductor and at least one return conductor, in particular two return conductors, wherein the forward conductor has first printed circuit boards lined up one behind the other in the direction of movement, which are each held by means of holders,
in particular wherein the return conductor has second printed circuit boards lined up one behind the other in the direction of movement, which are each held by means of holders, in particular connector parts,
wherein at least one third printed circuit board is equipped with at least one of the holders,
in particular wherein at least one third printed circuit board is equipped with at least one of the holders of the first printed circuit boards and with at least one of the holders of the second printed circuit boards.

Von Vorteil ist dabei, dass das System primärseitig besonders einfach aufbaubar ist, da massenfertigbare Leiterplatten verwendbar sind, die als Träger für elektrische Leiter fungieren und diese auch elektrisch isolieren. Zwar treten beim Durchleiten von Wechselströmen Verluste auf, aber durch Verwendung von zwei oder mehrlagigen Leiterplatten sind diese reduzierbar. Denn die Stromführung ist ähnlich zu einer verdrillbaren Litze durch Verwendung der verschiedenen Lagen der Leiterplatte durchführbar und somit sind die Verluste begrenzbar.The advantage here is that the system is particularly easy to set up on the primary side, since printed circuit boards that can be mass-produced can be used, which act as carriers for electrical conductors and also insulate them electrically. Losses do occur when AC currents are passed through, but these can be reduced by using two or more layer printed circuit boards. Because the power supply can be carried out similar to a twistable strand by using the different layers of the circuit board and thus the losses can be limited.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Leiterplatten zueinander parallel ausgerichtet,
wobei die dritte Leiterplatte senkrecht zu den ersten Leiterplatten ausgerichtet ist,
insbesondere wobei die zweiten Leiterplatten zueinander parallel ausgerichtet sind und zu den ersten Leiterplatten parallel ausgerichtet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfacher Aufbau und zum Tragen der ersten und zweiten Leiterplatten dritte Leiterplatten verwendbar sind.In an advantageous embodiment, the first printed circuit boards are aligned parallel to one another,
wherein the third circuit board is aligned perpendicular to the first circuit boards,
in particular wherein the second printed circuit boards are aligned parallel to one another and are aligned parallel to the first printed circuit boards. The advantage here is that a simple structure and third circuit boards can be used to carry the first and second circuit boards.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die erste Leiterplatte zwischen die Schenkel des U-förmig ausgeführten Ferrits hinein,
insbesondere wobei der Hinleiter vom Ferrit zumindest teilweise umgeben ist und der Rückleiter außerhalb des Ferrits angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterplatte als Träger für den als Hinleiter fungierenden Primärleiterabschnitt einsetzbar ist und von der dritten Leiterplatte nicht nur gehalten, sondern auch mit Strom versorgt wird.In an advantageous embodiment, the first printed circuit board protrudes between the legs of the U-shaped ferrite,
In particular, the outgoing conductor is at least partially surrounded by the ferrite and the return conductor is arranged outside the ferrite. The advantage here is that the printed circuit board can be used as a carrier for the primary conductor section acting as a forward conductor and is not only held by the third printed circuit board, but is also supplied with power.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mobilteil mittels Rollen entlang von Schienen verfahrbar, welche als Abschirmung ausgebildet sind,
insbesondere wobei die Abschirmung aus Metall gefertigt ist, insbesondere aus Aluminium. Von Vorteil ist dabei, dass die magnetische Abschirmung auch als Schiene fungiert und somit separate Schienen verzichtbar sind.In an advantageous embodiment, the handset can be moved by means of rollers along rails, which are designed as a shield,
in particular the shielding being made of metal, in particular of aluminium. The advantage here is that the magnetic shielding also acts as a rail and separate rails are therefore not required.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abschirmung U-förmig ausgebildet und die ersten, zweiten und dritte Leiterplatten sind in der Abschirmung aufgenommen, insbesondere im U der Abschirmung aufgenommen,
insbesondere wobei die dritte Leiterplatte parallel zum Joch der U-förmig ausgebildeten Abschirmung angeordnet ist, insbesondere an diesem anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass die dritte Leiterplatte an der Abschirmung befestigbar ist, insbesondere mittels isolierender oder isolierten Schrauben und die ersten und zweiten Leiterplatten von der dritten gehalten und von der Abschirmung umgeben sind.In an advantageous embodiment, the shielding is U-shaped and the first, second and third printed circuit boards are accommodated in the shielding, in particular in the U of the shielding.
in particular, the third printed circuit board being arranged parallel to the yoke of the U-shaped shield, in particular resting against it. The advantage here is that the third printed circuit board can be attached to the shield, in particular by means of insulating or insulated screws and the first and second circuit boards are held by the third and surrounded by the shield.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte, die zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind,
wobei die Leiterplatte an zwei einander gegenüberliegenden Bereichen, insbesondere Endbereichen, Anschlussfelder aufweist, die jeweils Anschlüsse aufweisen, insbesondere linienhaft hintereinander angeordnete Anschlüsse aufweisen,
wobei die beiden Anschlussfelder mittels elektrischer Leitungen verbunden sind, insbesondere wobei ein jeweiliger Anschluss des ersten Anschlussfelds mit einem jeweiligen Anschluss des zweiten Anschlussfelds mittels einer jeweiligen elektrischen Leitung verbunden ist,
wobei die elektrischen Leitungen jeweils Leiterbahnen und Durchkontaktierungen umfassen,
wobei In einer ersten Lage der Leiterplatte eine jeweilige, insbesondere jede, Leiterbahn mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld einen zu einer ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen monoton abnehmenden Abstand aufweisen, insbesondere bis zum Verschwinden des Abstandes, also Einmünden in eine jeweilige erste Durchkontaktierung,
wobei In einer, insbesondere in jeder, zur ersten Lage nächstbenachbarten Lage der Leiterplatte eine jeweilige, insbesondere jede, Leiterbahn mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld einen zu der ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen monoton zunehmenden Abstand aufweist und einen zu der zweiten insbesondere geraden Linie von zweiten Durchkontaktierungen monoton abnehmenden Abstand aufweist, insbesondere bis zum Verschwinden des Abstandes, also Einmünden in eine jeweilige zweite Durchkontaktierung.Important features of the invention in the case of the printed circuit board, which can be used in particular as a primary conductor and has two or more layers in which conductor tracks are arranged in each case,
wherein the printed circuit board has connection fields in two opposite areas, in particular end areas, which each have connections, in particular have connections arranged linearly one behind the other,
wherein the two connection fields are connected by means of electrical lines, in particular wherein a respective connection of the first connection field is connected to a respective connection of the second connection field by means of a respective electrical line,
wherein the electrical lines each comprise conductor tracks and vias,
In a first layer of the printed circuit board, a respective, in particular each, conductor track has a monotonically decreasing distance from a first, in particular straight line of first vias, with increasing distance from the first connection field, in particular until the distance disappears, i.e. opening into a respective first via,
In one layer of the printed circuit board, in particular in each layer, which is immediately adjacent to the first layer, a respective, in particular each, conductor track has a monotonically increasing distance from the first, in particular straight line of first vias and a distance from the second, in particular straight line, as the distance from the first connection field increases monotonically decreasing distance from second through-contacts, in particular until the distance disappears, that is to say opening into a respective second through-contact.

Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterbahnen quasi verdrillt verlaufen und somit geringere Verluste auftreten, insbesondere durch Verringerung des Skineffekts und des Proximityeffekts.The advantage here is that the conductor tracks run more or less twisted and thus lower losses occur, in particular by reducing the skin effect and the proximity effect.

Durch den Einsatz einer Leiterplatte ist ein Abstützen des durch die Leiterplatte realisierten Stromleiters nicht notwendig. Es sind sogar mehrere solche zueinander identisch ausgeführten Leiterplatten seriell hintereinander anordenbar, wobei das zweite Anschlussfeld einer ersten Leiterplatte mit dem ersten Anschlussfeld einer zum zweiten Anschlussfeld der ersten Leiterplatte nächstbenachbarten Leiterplatte elektrisch verbunden wird und die beiden Leiterplatten mit einem mechanischen Verbindungsmittels miteinander verbunden werden.By using a printed circuit board, it is not necessary to support the current conductor realized by the printed circuit board. It is even possible to arrange several such printed circuit boards that are identical to one another in series, with the second connection field of a first printed circuit board being electrically connected to the first connection field of a printed circuit board that is next to the second connection field of the first printed circuit board, and the two printed circuit boards being connected to one another using a mechanical connecting means.

Wichtig ist dabei auch, dass in nächstbenachbarten Lagen der Leiterplatte die Leiterbahnen zueinander nicht parallel verlaufen, sondern der Verlauf in Querrichtung zur Bewegungsrichtung eine umgekehrte Richtung realisiert ist.It is also important that in the next adjacent layers of the printed circuit board the conductor tracks do not run parallel to one another, but run in the opposite direction transverse to the direction of movement.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oder sind der oder die Anschlüsse nach Art einer Durchkontaktierung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass zwei oder mehr Lagen der Leiterplatte nutzbar sind, um eine Verdrillung zu erreichen und dadurch die Verluste zu reduzieren.In an advantageous embodiment, the connection or connections is/are designed in the manner of a plated-through hole. The advantage here is that two or more layers of the printed circuit board can be used in order to achieve twisting and thereby reduce losses.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte zwei oder mehr Lagen auf, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind,
wobei die Leiterplatte an zwei einander gegenüberliegenden Bereichen, insbesondere Endbereichen, Anschlussfelder aufweist, die jeweils Anschlüsse aufweisen, insbesondere linienhaft hintereinander angeordnete Anschlüsse aufweisen,
wobei die beiden Anschlussfelder mittels eines Bündels von elektrischen Leitungen miteinander verbunden sind, insbesondere wobei ein jeweiliger Anschluss des ersten Anschlussfelds mit einem jeweiligen Anschluss des zweiten Anschlussfelds mittels einer jeweiligen elektrischen Leitung verbunden ist,
wobei jede der elektrischen Leitungen jeweils Leiterbahnen und Durchkontaktierungen derart umfasst, dass das Bündel verdrillt ist,
insbesondere wobei in jedem der beiden Anschlussfelder alle elektrischen Leitungen miteinander elektrisch verbunden sind.In an advantageous embodiment, the printed circuit board, which can be used in particular as a primary conductor, has two or more layers in which conductor tracks are arranged,
wherein the printed circuit board has connection fields in two opposite areas, in particular end areas, which each have connections, in particular have connections arranged linearly one behind the other,
wherein the two connection panels are connected to one another by means of a bundle of electrical lines, in particular wherein a respective connection of the first connection panel is connected to a respective connection of the second connection panel by means of a respective electrical line,
wherein each of the electrical lines respectively comprises conductor tracks and vias in such a way that the bundle is twisted,
in particular, all electrical lines being electrically connected to one another in each of the two connection panels.

Von Vorteil ist dabei, dass eine Verdrillung des Bündels mit einer Leiterplatte realisiert ist. Dabei bezieht sich die Verdrillung auf den Drall, also darauf, dass die Leitung auf dem Verbindungsweg vom ersten zum anderen Anschlussfeld einen Drehsinn aufweist, der nur durch nicht streng monotone Bereiche unterbrochen wird. Somit ist die Verdrillung entsprechend der Verdrillung eines Drahtbündels und/oder Litzendrahtbündels ausgeführt, wobei allerdings die Leitungen nicht den dreidimensionalen Raum, sondern nur die Ebenen der Lagen der Leiterplatte zur Verfügung haben und die Durchkontaktierungen.The advantage here is that the bundle is twisted with a printed circuit board. The twist refers to the twist, i.e. to the fact that the cable has a sense of rotation on the connection path from the first to the other connection panel, which is only interrupted by areas that are not strictly monotonic. The twisting is thus carried out in accordance with the twisting of a wire bundle and/or stranded wire bundle, although the lines do not have the three-dimensional space available, but only the planes of the layers of the printed circuit board and the vias.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Durchkontaktierungen entlang der ersten Linie, insbesondere parallel zur Erstreckungsrichtung des Primärleiters, insbesondere in Bewegungsrichtung eines durch den Primärleiter induktiv versorgbaren, entlang des Primärleiters bewegbaren Mobilteils, hintereinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterbahnen von den ersten Durchkontaktierungen in Bewegungsrichtung sich erstrecken und dabei immer näher zu den zweiten Durchkontaktierungen heranrücken, bis sie diese erreichen.In an advantageous embodiment, the first vias are arranged one behind the other along the first line, in particular parallel to the extension direction of the primary conductor, in particular in the direction of movement of a mobile part that can be inductively supplied by the primary conductor and can be moved along the primary conductor. The advantage here is that the conductor tracks extend from the first vias in the direction of movement and thereby ever closer to the second Move through vias until you reach them.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Durchkontaktierungen entlang der zweiten Linie, insbesondere parallel zur Erstreckungsrichtung des Primärleiters, insbesondere in Bewegungsrichtung eines durch den Primärleiter induktiv versorgbaren, entlang des Primärleiters bewegbaren Mobilteils, hintereinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterbahnen von den zweiten Durchkontaktierungen in Bewegungsrichtung sich erstrecken und dabei immer näher zu den ersten Durchkontaktierungen heranrücken, bis sie diese erreichen.In an advantageous embodiment, the second vias are arranged one behind the other along the second line, in particular parallel to the direction of extension of the primary conductor, in particular in the direction of movement of a mobile part that can be inductively supplied by the primary conductor and can be moved along the primary conductor. The advantage here is that the conductor tracks extend from the second through-connections in the direction of movement and thereby move closer and closer to the first through-connections until they reach them.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Linie parallel zur Bewegungsrichtung eines Mobilteils ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine geringfügige Abweichung in Querrichtung zur Bewegungsrichtung notwendig ist, um die Verluste gering zu halten.In an advantageous embodiment, the first line is aligned parallel to the direction of movement of a handset. The advantage here is that only a slight deviation in the direction transverse to the direction of movement is necessary in order to keep the losses low.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Linie parallel zur zweiten Linie ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine geringfügige Abweichung in Querrichtung zur Bewegungsrichtung notwendig ist, um die Verluste gering zu halten.In an advantageous embodiment, the first line is aligned parallel to the second line. The advantage here is that only a slight deviation in the direction transverse to the direction of movement is necessary in order to keep the losses low.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Durchkontaktierungen der ersten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Ausführung der Leiterbahnen erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the vias of the first line are evenly spaced from each other. The advantage here is that a simple design of the conductor tracks can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Durchkontaktierungen der zweiten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Ausführung erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the vias of the second line are evenly spaced from one another. The advantage here is that a simple design can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Linie, die zweite Linie und die beiden Anschlussfelder entlang des Umfangs eines Rechtecks angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Ausnutzung der Fläche der Leiterplatte ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the first line, the second line and the two connection fields are arranged along the circumference of a rectangle. The advantage here is that an optimal utilization of the surface of the printed circuit board is made possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leiterbahnen aus Kupfer-haltigem Material ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Massenfertigung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the conductor tracks are made of copper-containing material. The advantage here is that inexpensive mass production is made possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in der ersten Lage mindestens vier Leiterbahnen von dem ersten Anschlussfeld zu den ersten Durchkontaktierungen geführt,In an advantageous embodiment, at least four conductor tracks are routed from the first connection panel to the first vias in the first layer,

insbesondere und weitere Leiterbahnen von den zweiten Durchkontaktierungen zu den ersten Durchkontaktierungen oder zu dem zweiten Anschlussfeld geführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein starker Strom durch die Leiterplatte durchleitbar ist, wobei nur ein Viertel der Stromstärke durch die jeweilige Leiterbahn und Durchkontaktierung durchgeführt werden muss.in particular, and further conductor tracks are routed from the second vias to the first vias or to the second connection panel. The advantage here is that a strong current can be passed through the printed circuit board, with only a quarter of the current intensity having to be carried through the respective conductor track and through-hole plating.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in der zu der ersten Lage jeweils nächstbenachbarten Lage mindestens vier Leiterbahnen von dem ersten Anschlussfeld zu den zweiten Durchkontaktierungen geführt,
insbesondere und weitere Leiterbahnen von den ersten Durchkontaktierungen zu den zweiten Durchkontaktierungen oder zu dem zweiten Anschlussfeld geführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein starker Strom durch die Leiterplatte durchleitbar ist, wobei nur ein Viertel der Stromstärke durch die jeweilige Leiterbahn und Durchkontaktierung durchgeführt werden muss.In an advantageous embodiment, in the layer immediately adjacent to the first layer, at least four conductor tracks are routed from the first connection panel to the second vias,
in particular, and further conductor tracks are routed from the first vias to the second vias or to the second connection panel. The advantage here is that a strong current can be passed through the printed circuit board, with only a quarter of the current intensity having to be carried through the respective conductor track and through-hole plating.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird statt der monotonen Zunahme eine streng monotone Zunahme realisiert
und/oder
statt der monotonen Abnahme wird eine streng monotone Abnahme realisiert. Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterbahnen möglichst mathematisch glatt und kurz ausführbar sind, insbesondere ohne Knicke.In an advantageous embodiment, a strictly monotonic increase is implemented instead of the monotonic increase
and or
instead of the monotonic decrease, a strictly monotonic decrease is realized. The advantage here is that the conductor tracks can be made as mathematically smooth and short as possible, in particular without kinks.

Wichtige Merkmale bei dem System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils sind, dass das Mobilteil Ferrit, insbesondere U-förmig angeordnetes Ferritmaterial, aufweist,
wobei um den Ferrit eine Sekundärwicklung gewickelt ist, aus welcher ein auf dem Mobilteil angeordneter elektrischer Verbraucher, insbesondere Elektromotor und/oder eine elektronische Steuerung, versorgbar ist und/oder ein auf dem Mobilteil angeordneter Energiespeicher,
wobei der Primärleiter zumindest eine erste Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist,
insbesondere wobei der Primärleiter als langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst kostengünstige verlustarme Ausführung des Systems erreichbar ist. Außerdem sind keine oder weniger Stützen für den Primärleiter notwendig sind, da eine Leiterplatte viel steifer ist als ein Kabel.Important features of the system for the inductive transmission of electrical power to a mobile part arranged to be movable along a primary conductor are that the mobile part has ferrite, in particular ferrite material arranged in a U-shape,
wherein a secondary winding is wound around the ferrite, from which an electrical load arranged on the mobile part, in particular an electric motor and/or an electronic control, can be supplied and/or an energy store arranged on the mobile part,
wherein the primary conductor has at least one first printed circuit board according to one of the preceding claims,
in particular, the primary conductor being designed as an elongate current loop. The advantage here is that the most cost-effective, low-loss design of the system can be achieved. In addition, no or fewer supports are required for the primary conductor since a printed circuit board is much more rigid than a cable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Primärleiter einen Hinleiter und einen Rückleiter,
wobei der Hinleiter die erste Leiterplatte aufweist, welche eine erste Anzahl von Lagen aufweist,
wobei der Rückleiter eine zweite Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer zweiten Anzahl von Lagen aufweist,
wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl, insbesondere wobei die zweite Anzahl der Hälfte der ersten Anzahl gleicht und der Rückleiter eine weitere zweite Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
wobei der Hinleiter vom Ferrit zumindest teilweise umgeben ist und der Rückleiter außerhalb des Ferrits angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Ausführung des Primärleiters erreichbar ist, wobei mittels des Hinleiters im Innenraum des U-förmigen Ferrits ein doppelt so großer Strom durchleitbar ist im Vergleich zur zweiten Leiterplatte. Dabei ist auch eine weitere zweite Leiterplatte symmetrisch zur erstgenannten zweiten Leiterplatte außerhalb des Ferrits angeordnet.In an advantageous embodiment, the primary conductor includes a forward conductor and a return conductor,
wherein the outgoing conductor comprises the first printed circuit board, which comprises a first number of layers,
wherein the return conductor comprises a second printed circuit board according to any one of the preceding claims with a has a second number of layers,
wherein the second number is smaller than the first number, in particular wherein the second number is equal to half the first number and the return conductor is a further second printed circuit board according to one of the preceding claims,
wherein the outgoing conductor is at least partially surrounded by the ferrite and the return conductor is arranged outside the ferrite. The advantage here is that a cost-effective design of the primary conductor can be achieved, with twice the current being able to be conducted through the outgoing conductor in the interior of the U-shaped ferrite compared to the second printed circuit board. A further second printed circuit board is also arranged symmetrically to the first-mentioned second printed circuit board outside the ferrite.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hinleiter parallel zum Rückleiter verlegt
und/oder
die erste Leiterplatte ist parallel zur zweiten Leiterplatte ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die Verlegerichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausrichtbar ist.In an advantageous embodiment, the forward conductor is laid parallel to the return conductor
and or
the first circuit board is aligned parallel to the second circuit board. The advantage here is that the laying direction can be aligned parallel to the direction of movement of the handset.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task arising from comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein Querschnitt durch ein System zur berührungslosen, insbesondere induktiven, Energieübertragung, wobei als Primärleiter Leiterplatten mehrlagige (9, 10) verwendet werden, schematisch dargestellt.
In der 2 ist eine erste der Leiterplatten 9 beispielhaft schematisch in Draufsicht dargestellt.
In der 3 sind die Leiterbahnen der beiden Lagen (30, 31) der Leiterplatte 9 schematisch dargestellt.
In der 4 sind die Leiterbahnen der vier Lagen (30, 31) der anderen der Leiterplatten 10 schematisch dargestellt.
In der 5 ist eine Schrägansicht des Systems dargestellt.
In der 6 ist ein Querschnitt durch das System dargestellt.
In der 7 ist ein Bereich der 5 vergrößert dargestellt.

The invention will now be explained in more detail using schematic illustrations:

In the 1 a cross section through a system for non-contact, in particular inductive, energy transmission, multi-layer printed circuit boards (9, 10) being used as primary conductors, is shown schematically.
In the 2 a first of the printed circuit boards 9 is shown schematically in a plan view as an example.
In the 3 the conductor tracks of the two layers (30, 31) of the printed circuit board 9 are shown schematically.
In the 4 the conductor tracks of the four layers (30, 31) of the other printed circuit boards 10 are shown schematically.
In the 5 an oblique view of the system is shown.
In the 6 a cross-section through the system is shown.
In the 7 is an area of 5 shown enlarged.

Wie in 1 dargestellt, weist das System einen als elektrische Stromschleife in einer Anlage langgestreckt verlegten Primärleiter auf, welcher mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird und zumindest teilweise mittels einer Leiterplatte 10 realisiert wird, die als Hinleiter der Stromschleife fungiert, und mittels Leiterplatten 9, die als Rückleiter der Stromschleife fungieren und parallel zur Leiterplatte 10 verlegt sind.As in 1 shown, the system has an elongated primary conductor laid as an electrical current loop in a system, which is acted upon by an alternating current and is at least partially realized by means of a printed circuit board 10, which acts as the outgoing conductor of the current loop, and by means of printed circuit boards 9, which act as the return conductor of the current loop act and are laid parallel to the circuit board 10.

Ein Mobilteil wird parallel zur Ausrichtung der Hinleiter und/oder Rückleiter bewegbar angeordnet. Das Mobilteil ist also entlang der Leiterplatten 9 und/oder 10 hin und herbewegbar. A mobile part is movably arranged parallel to the orientation of the forward conductor and/or return conductor. The handset can therefore be moved back and forth along the printed circuit boards 9 and/or 10 .

Das Mobilteil weist eine Sekundärwicklung 3 auf, die um einen Ferrit 2 gewickelt ist. Insbesondere weist der Ferrit einen in einer Ebene, deren Normalenrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausgerichtet ist, U-förmigen Querschnitt auf.The handset has a secondary winding 3 wound around a ferrite 2 . In particular, the ferrite has a U-shaped cross section in a plane whose normal direction is aligned parallel to the direction of movement of the handset.

Die Wicklung 3 ist um den jeweiligen Schenkel des U gewickelt und/oder um das Joch des U.The winding 3 is wound around the respective leg of the U and/or around the yoke of the U.

In der 1 sind die Träger der Leiterplatte 9 und 10 nicht dargestellt. Diese sind jedoch verbunden mit einer Abschirmung 1. Vorzugsweise weist auch die Abschirmung 1 einen in der Ebene U-förmigen Querschnitt auf.In the 1 the carriers of the circuit board 9 and 10 are not shown. However, these are connected to a shield 1. The shield 1 preferably also has a U-shaped cross section in the plane.

Wie in 2 dargestellt, weist die jeweilige Leiterplatte 9 an ihrem ersten Endbereich, also nahe an einer ihrer Außenkanten, ein erstes Anschlussfeld 11 auf, das über Leiterbahnen mit einem weiteren Anschlussfeld 11, welches dem von dem ersten Anschlussfeld 11 gegenüberliegenden Anschlussfeld 11 möglichst weit entfernt ist.As in 2 shown, the respective printed circuit board 9 has a first connection panel 11 at its first end region, i.e. close to one of its outer edges, which is connected via conductor tracks to a further connection panel 11, which is as far away as possible from the connection panel 11 opposite the first connection panel 11.

Zur Verringerung von Verlusten sind die Leiterbahnen, welche die beiden Anschlussfelder 11 verbinden, nicht geradlinig und parallel zueinander ausgeführt.In order to reduce losses, the strip conductors which connect the two connection fields 11 are not designed in a straight line and parallel to one another.

Erste Durchkontaktierungen 8 der Leiterplatte 9 sind entlang einer ersten geraden Linie aufgereiht hintereinander, welche parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausgerichtet sind.First vias 8 of the printed circuit board 9 are lined up one behind the other along a first straight line, which are aligned parallel to the direction of movement of the handset.

Zweite Durchkontaktierungen 8 der Leiterplatte 9 sind entlang einer zweiten geraden Linie aufgereiht hintereinander, welche parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausgerichtet sind.Second vias 8 of the printed circuit board 9 are lined up one behind the other along a second straight line, which are aligned parallel to the direction of movement of the handset.

Die erste gerade Linie ist von der zweiten geraden Linie beabstandet.The first straight line is spaced from the second straight line.

Zur Bildung des Primärleiters verlaufen die elektrischen Leitungen vom ersten Anschlussfeld 11 zum zweiten Anschlussfeld 11, wobei jedes Anschlussfeld 11 aus mehreren Anschlüssen, insbesondere Durchkontaktierungen, gebildet ist, mit welchen Draht oder Litze eines Kabels lötverbindbar ist.To form the primary conductor, the electrical lines run from the first connection panel 11 to the second connection panel 11, with each connection panel 11 being formed from a plurality of connections, in particular vias, to which a wire or strand of a cable can be soldered.

Die elektrischen Leitungen sind durch in jeweiligen Lagen der Leiterplatte 9 angeordnete Leiterbahnen gebildet, die mittels ersten und/oder zweiten Durchkontaktierungen 8 verbunden sind.The electrical lines are formed by conductor tracks which are arranged in the respective layers of the printed circuit board 9 and are connected by means of first and/or second vias 8 .

In 3 sind die Leiterbahnen der oberen Lage 30 und der unteren Lage 31 dargestellt.In 3 the conductor tracks of the upper layer 30 and the lower layer 31 are shown.

Mit zunehmendem Abstand vom ersten der Anschlussfelder 11 nimmt der Abstand zur ersten geraden Linie, also zu der von den ersten Durchkontaktierungen 8 gebildeten Linie, monoton zu, bis die jeweilige Leiterbahn eine zweite Durchkontaktierung 8 erreicht.As the distance from the first of the connection fields 11 increases, the distance from the first straight line, that is to say from the line formed by the first vias 8 , increases monotonously until the respective conductor track reaches a second via 8 .

In der unteren Lage verlaufen die Leiterbahnen derart, dass mit zunehmendem Abstand vom ersten der Anschlussfelder 11 der Abstand zur zweiten geraden Linie, also zu der von den zweiten Durchkontaktierungen 8 gebildeten Linie, monoton zunimmt, bis die jeweilige Leiterbahn einen Anschluss des zweiten Anschlussfeldes 11 erreicht.In the lower layer, the conductor tracks run in such a way that with increasing distance from the first of the connection fields 11, the distance to the second straight line, i.e. to the line formed by the second vias 8, increases monotonously until the respective conductor track reaches a connection of the second connection field 11 .

Somit ist also in zwei zueinander benachbarten Lagen erreicht, dass die Leiterbahnen unterschiedlich verlaufen und somit die frequenzbedingten Verluste verringerbar sind.Thus, in two adjacent layers, the conductor tracks run differently and the frequency-related losses can thus be reduced.

In entsprechender Weise ist dieses Prinzip auch auf eine Leiterplatte 10 anwendbar, welche mehr als zwei Lagen aufweist.In a corresponding manner, this principle can also be applied to a printed circuit board 10 which has more than two layers.

Wie in 4 gezeigt, sind auch auf der Leiterplatte 10 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten Anschlussfelder 11 angeordnet, die vorzugsweise aus linienhaft hintereinander angeordneten Anschlüssen gebildet sind. Die Anschlüsse sind auch nach Art einer Durchkontaktierung ausführbar.As in 4 shown, connection fields 11 are also arranged on the printed circuit board 10 on two opposite sides, which are preferably formed from connections arranged in a line one behind the other. The connections can also be implemented in the manner of through-plating.

Die beiden Anschlussfelder 11 sind mittels elektrischer Leitungen verbindbar, wobei die elektrischen Leitungen wiederum Leiterbahnen und Durchkontaktierungen umfassen. In einer ersten Lage 30 der Leiterplatte 10 weisen die Leiterbahnen mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld einen zu einer ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen 8, die in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, monoton abnehmenden Abstand zu einer zweiten insbesondere geraden Linie von zweiten Durchkontaktierungen 8 auf, die ebenfalls in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind.The two connection fields 11 can be connected by means of electrical lines, the electrical lines in turn comprising conductor tracks and vias. In a first layer 30 of printed circuit board 10, the conductor tracks have a monotonically decreasing distance from a first, in particular straight line of first vias 8, which are arranged one behind the other in the direction of movement, to a second, in particular straight line, of second vias 8 as the distance from the first connection field increases , which are also arranged one behind the other in the direction of movement.

In der hierzu benachbarten zweiten Lage 31 der Leiterplatte 10 verlaufen die Leiterbahnen mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld 11 einen zu der ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen 8, die in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, monoton zunehmenden Abstand zu der zweiten insbesondere geraden Linie von zweiten Durchkontaktierungen 8 auf, bis sie die ersten Durchkontaktierungen oder alternativ einen jeweiligen Anschluss des zweiten Anschlussfeldes 11 erreichen.In the second layer 31 of the printed circuit board 10 that is adjacent thereto, the conductor tracks run at an increasing distance from the first connection field 11 at a monotonically increasing distance from the first, in particular, straight line of first vias 8, which are arranged one behind the other in the direction of movement, from the second, in particular, straight line of second Vias 8 until they reach the first vias or alternatively a respective connection of the second connection panel 11 .

Die Leiterplatte 10 weist hierbei vier Lagen auf, so dass die elektrischen Leitungen jeweils vier Lagen nutzen. Dabei sind die elektrischen Leitungen aber nicht geradlinig, also auf dem kürzesten Weg vom ersten zum zweiten Anschlussfeld 11 geführt, sondern nach Art einer Verdrillung.The printed circuit board 10 has four layers here, so that the electrical lines each use four layers. In this case, however, the electrical lines are not routed in a straight line, that is to say on the shortest route from the first to the second connection field 11, but in the manner of a twist.

Innerhalb einer jeweiligen Lage sind die Leiterbahnen jeweils voneinander beabstandet. Optional dürfen aber die Anschlüsse eines jeweiligen Anschlussfeldes 11 miteinander elektrisch verbunden werden.Within a respective layer, the conductor tracks are each spaced apart from one another. Optionally, however, the connections of a respective connection panel 11 may be electrically connected to one another.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist also ein Primärleiter vorgesehen, aufweisend eine Leiterplatte, die zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind,
wobei zwei Anschlussfelder der Leiterplatte mittels elektrischer Leitungen verbunden sind, die Leiterbahnen und Durchkontaktierungen umfassten, wobei die Leiterbahnen in einer Lage mit zunehmendem Abstand zu dem ersten Anschlussfeld einen monoton abnehmenden Abstand zu ersten Durchkontaktierungen aufweisen und in einer zur ersten Lage nächstbenachbarten Lage mit zunehmendem Abstand zu dem ersten Anschlussfeld einen monoton zunehmenden Abstand zu ersten Durchkontaktierungen aufweisen.In one exemplary embodiment, a primary conductor is therefore provided, having a printed circuit board that has two or more layers in which conductor tracks are arranged in each case,
wherein two connection fields of the printed circuit board are connected by means of electrical lines, which comprise conductor tracks and vias, the conductor tracks having a monotonically decreasing distance from the first vias in one layer with an increasing distance from the first connection field, and with an increasing distance from them in a layer next to the first layer the first connection panel have a monotonically increasing distance from the first vias.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der monotonen Zunahme eine streng monotone Zunahme realisiert.In further exemplary embodiments according to the invention, a strictly monotonic increase is implemented instead of the monotonic increase.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden statt der Durchkontaktierungen 8 stirnseitige Kontaktierungen verwendet. Diese sind zwar an der schmalen Stirnseite der Leiterplatte als Kupferbereiche ausgeführt; jedoch ist eine solche Ausführung kostengünstiger im Vergleich zu Durchkontaktierungen 8 und ermöglicht eine effizientere Ausnutzung der Fläche der Leiterplatte, da die stirnseitige Kontaktierung an der Stirnseite und nicht innerhalb der Leiterplattenfläche angeordnet werden muss.In further exemplary embodiments according to the invention, face-side contacts are used instead of vias 8 . Although these are designed as copper areas on the narrow end face of the circuit board; however, such an embodiment is more cost-effective in comparison to vias 8 and enables more efficient use of the area of the printed circuit board, since the end contacting has to be arranged on the front side and not within the printed circuit board area.

Wie in 5 bis 7 dargestellt, sind die Leiterplatten 9 und 10 U-förmig ausgeführt. Das Joch des jeweiligen U erstreckt sich dabei in Bewegungsrichtung des Mobilteils 51. Die Schenkel des U der Leiterplatten 9 und 10 dienen einerseits der Zufuhr des Wechselstroms und andererseits dem Halten des Jochs des U, um den Hinleiter beziehungsweise Rückleiter für das System bereit zu stellen.As in 5 until 7 shown, the circuit boards 9 and 10 are U-shaped. The yoke of the respective U extends while moving direction of the handset 51. The legs of the U of the printed circuit boards 9 and 10 are used on the one hand to supply the alternating current and on the other hand to hold the yoke of the U in order to provide the forward and return conductors for the system.

Das Mobilteil 51 weist Rollen 52 auf, mittels derer es in Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist, wobei die Rollen 52 auf der Oberkante der Abschirmung 1, insbesondere auf der Oberkante eines jeweiligen Schenkels des U der U-förmig ausgeführten Abschirmung, abrollen. Die Oberkante erstreckt sich parallel zum Hinleiter und Rückleiter, also in Bewegungsrichtung.The handset 51 has rollers 52, by means of which it can be moved back and forth in the direction of movement, the rollers 52 rolling on the upper edge of the shield 1, in particular on the upper edge of a respective leg of the U of the U-shaped shield. The upper edge extends parallel to the forward conductor and return conductor, i.e. in the direction of movement.

An der inneren Bodenseite, also an der Innenseite des Jochs der U-förmigen Abschirmung 1, ist eine mehrlagige Leiterplatte 53, insbesondere vierlagige Leiterplatte, angeordnet, die zur Abschirmung 1 hin isoliert ist, insbesondere in dem die der Abschirmung 53, insbesondere dem Joch der Abschirmung 53, zugewandte äußere Lage der Leiterplatte 53 keine Leiterbahnen, Kupferflächen, Durchkontaktierungen und/oder sonstige elektrisch leitfähigen Flächen aufweist. Die Leiterplatte 53 ist also parallel zum flächig und plan, insbesondere eben, ausgeführten Joch der Abschirmung 1 ausgerichtet.
Auf der von dem Joch der Abschirmung 1 abgewandten Seite der Leiterplatte 53 ist die Leiterplatte 53 mit Halterungen 50, insbesondere Steckverbinderteilen, bestückt, in welche die der Leiterplatte 53 zugewandten Endbereiche der Leiterplatten 9 und 10 eingesteckt sind. Dabei sind die Anschlussfelder 11 elektrisch kontaktiert, so dass die Leiterbahnen der Leiterplatten 9 und 10 mit Leiterbahnen der Leiterplatte 53 über die mit Leiterbahnen lötverbundenen Kontakte der Halterungen 50 elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise ist der für den Hinleiter beziehungsweise Rückleiter vorgesehene Strom von einer ersten Halterung 50 zu einer in Bewegungsrichtung nächstbenachbarten Halterung 50 weiterleitbar.On the inner bottom side, i.e. on the inside of the yoke of the U-shaped shield 1, there is a multi-layer printed circuit board 53, in particular a four-layer printed circuit board, which is insulated from the shield 1, in particular in that of the shield 53, in particular the yoke of the Shield 53, facing the outer layer of the circuit board 53 has no conductor tracks, copper surfaces, vias and / or other electrically conductive surfaces. The printed circuit board 53 is therefore aligned parallel to the yoke of the shielding 1, which is designed to be flat and planar, in particular flat.
On the side of the printed circuit board 53 facing away from the yoke of the shielding 1, the printed circuit board 53 is equipped with holders 50, in particular connector parts, into which the end regions of the printed circuit boards 9 and 10 facing the printed circuit board 53 are inserted. In this case, the connection fields 11 are electrically contacted, so that the conductor tracks of the printed circuit boards 9 and 10 are electrically connected to conductor tracks of the printed circuit board 53 via the contacts of the holders 50 which are soldered to the conductor tracks. In this way, the current provided for the forward conductor or return conductor can be passed on from a first holder 50 to a holder 50 which is next to it in the direction of movement.

Auf diese Weise sind also in Bewegungsrichtung mehrere U-förmigen Leiterplatten 9 hintereinander anreihbar, so dass der jeweilige Rückleiter der Stromschleife in Bewegungsrichtung mit nur geringfügiger Unterbrechung auf der auf die Leiterplatte 53 bezogenen Höhe des Jochs der Leiterplatte 9 bereitstellbar ist. Gleiches gilt für den durch die Leiterplatten 10 bildbaren Hinleiter der Stromschleife.In this way, several U-shaped printed circuit boards 9 can be lined up one behind the other in the direction of movement, so that the respective return conductor of the current loop can be provided in the direction of movement with only a slight interruption at the height of the yoke of the printed circuit board 9 in relation to the printed circuit board 53 . The same applies to the forward conductor of the current loop that can be formed by the printed circuit boards 10 .

Hinsichtlich der Ausführung des Systems nach 5 bis 7 sind die Leiterplatten 9 und 10 U-förmig. Die in den 2 und 3 gezeigte und hierzu beschriebene Leiterplatten 9 sowie die entsprechend der 2 zusammen mit 4 gezeigte und hierzu beschriebene Leiterplatten 10 sind statt der in den 2 bis 4 gezeigten geraden Ausführung nun gemäß der Ausführung nach 5 bis 7 U-förmig ausgeführt.Regarding the execution of the system after 5 until 7 the circuit boards 9 and 10 are U-shaped. The in the 2 and 3 Printed circuit boards 9 shown and described for this purpose, as well as those corresponding to the 2 along with 4 circuit boards 10 shown and described for this purpose are instead of in FIGS 2 until 4 shown straight embodiment now according to the embodiment 5 until 7 Uf properly executed.

Die in den 2 bis 4 dargestellte, die Anschlussfelder 11 verbindende Längsrichtung ist also nun in der Ausführung nach 5 bis 7 U-förmig gebogen. Die Anschlussfelder 11 der 2 bis 4 sind also bei der Ausführung nach 5 bis 7 in eine jeweilige Halterung 50, insbesondere Steckverbinderteil, eingeführt. Ebenso ist der zuvor in den 2 bis 4 erwähnte Abstand nun entlang des U der jeweils U-förmigen Leiterplatten 9 und 10 zu verstehen.The in the 2 until 4 shown, connecting the connector fields 11 longitudinal direction is now in the embodiment according to 5 until 7 Uf curved. The connector panels 11 of 2 until 4 are so in execution after 5 until 7 introduced into a respective holder 50, in particular connector part. Likewise, the previously in the 2 until 4 mentioned distance now along the U of the respective U-shaped printed circuit boards 9 and 10 to understand.

Die Leiterplatten 53 sind jeweils nur im Bereich der nächstbenachbarten Halterungen 50 notwendig und halten bis zu vier Leiterplatten 9 und bis zu zwei Leiterplatten 10. Die Leiterplatten 53 fungieren also nicht nur als Stromversorgung, sondern auch als mechanische Haltevorrichtung für die Leiterplatten 9 und 10.The printed circuit boards 53 are only necessary in the area of the next adjacent holders 50 and hold up to four printed circuit boards 9 and up to two printed circuit boards 10. The printed circuit boards 53 therefore not only function as a power supply, but also as a mechanical holding device for the printed circuit boards 9 and 10.

Die in Bewegungsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Leiterplatten 53 halten mittels der auf ihnen bestückten Halterungen 50 den durch die Hintereinanderreihung der Leiterplatten 10 geschaffenen Hinleiter und den durch die Hintereinanderreihung der Leiterplatten 9 geschaffenen Rückleiter, wobei der durch den Rückleiter fließende Strom durch Leiterbahnen der Leiterplatte 53 geführt wird und der durch den Hinleiter fließende Strom durch Leiterbahnen der Leiterplatte 53 ebenfalls geführt wird.The printed circuit boards 53, which are spaced apart from one another in the direction of movement, hold the outgoing conductor created by the sequential arrangement of the printed circuit boards 10 and the return conductor created by the sequential arrangement of the printed circuit boards 9 by means of the mounts 50 fitted on them, with the current flowing through the return conductor being guided through conductor tracks of the printed circuit board 53 and the current flowing through the outgoing conductor is also conducted through conductor tracks of the printed circuit board 53 .

Der von der Sekundärwicklung 3 umwickelte Ferrit 2 ragt mit seinen Schenkeln in den Bereich zwischen dem Hinleiter und den Rückleitern hinein.The ferrite 2 wrapped by the secondary winding 3 protrudes with its legs into the area between the forward conductor and the return conductors.

BezugszeichenlisteReference List

11: Abschirmung, insbesondere U-förmige Aluminium-AbschirmungShielding, especially U-shaped aluminum shielding
22: Ferritferrite
33: Sekundärwicklungsecondary winding
44: Leiterbahn in der äußeren Lage, insbesondere Top-LageConductor track in the outer layer, especially the top layer
55: Leiterbahn in der äußeren Lage, insbesondere Bottom-LageConductor track in the outer layer, especially the bottom layer
66: Leiterbahn in InnenlageInternal conductor track
77: Leiterbahn in InnenlageInternal conductor track
88th: Durchkontaktierungvia
99: zweilagige Leiterplattetwo-layer circuit board
1010: vierlagige Leiterplattefour-layer circuit board
1111: Anschlussfeldconnector panel
3030: erste Lage, insbesondere Top-Lage der Leiterplatte 9first layer, especially top layer of the printed circuit board 9
3131: zweite Lage, insbesondere Bottom-Lage der Leiterplatte 9second layer, especially bottom layer of the circuit board 9
5050: Halterungbracket
5151: Mobilteil mit Ferrit 2 und Sekundärwicklung 3Handset with ferrite 2 and secondary winding 3
5252: Rollerole
5353: mehrlagige Leiterplatte, insbesondere vierlagige Leiterplattemulti-layer printed circuit board, in particular four-layer printed circuit board

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19512107 A1 [0004]DE 19512107 A1 [0004]
US 6499701 B1 [0005]US6499701B1 [0005]

Claims

System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines langgestreckt verlegten Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils, wobei das Mobilteil Ferrit, insbesondere U-förmig angeordnetes Ferritmaterial, aufweist, wobei um den Ferrit eine Sekundärwicklung gewickelt ist, aus welcher ein auf dem Mobilteil angeordneter elektrischer Verbraucher, insbesondere Elektromotor und/oder eine elektronische Steuerung, versorgbar ist und/oder ein auf dem Mobilteil angeordneter Energiespeicher aufladbar ist, wobei der Primärleiter als langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt ist, die einen Hinleiter und zumindest einen Rückleiter, insbesondere zwei Rückleiter, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinleiter in Bewegungsrichtung hintereinander aneinandergereihte erste Leiterplatten aufweist, welche jeweils über Halterungen gehalten sind, insbesondere wobei der Rückleiter in Bewegungsrichtung hintereinander aneinandergereihte zweite Leiterplatten aufweist, welche jeweils über Halterungen, insbesondere Steckverbinderteile, gehalten sind, wobei zumindest eine dritte Leiterplatte mit zumindest einer der Halterungen bestückt ist, insbesondere wobei zumindest eine dritte Leiterplatte mit zumindest einer der Halterungen der ersten Leiterplatten und mit zumindest einer der Halterungen der zweiten Leiterplatten bestückt ist. System for the inductive transmission of electrical power to a handset arranged to be movable along an elongate primary conductor, the handset having ferrite, in particular ferrite material arranged in a U-shape, with a secondary winding wound around the ferrite, from which an electrical load arranged on the handset , in particular an electric motor and/or an electronic controller, can be supplied and/or an energy store arranged on the mobile part can be charged, the primary conductor being designed as an elongate current loop which has a forward conductor and at least one return conductor, in particular two return conductors, characterized that the forward conductor has first circuit boards lined up one behind the other in the direction of movement, which are each held by means of holders, in particular wherein the return conductor has second circuit boards lined up one behind the other in the direction of movement, which e are each held via mounts, in particular connector parts, with at least one third printed circuit board being equipped with at least one of the mounts, in particular with at least one third printed circuit board being equipped with at least one of the mounts of the first printed circuit boards and with at least one of the mounts of the second printed circuit boards.

System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leiterplatten zueinander parallel ausgerichtet sind, wobei die dritte Leiterplatte senkrecht zu den ersten Leiterplatten ausgerichtet ist, insbesondere wobei die zweiten Leiterplatten zueinander parallel ausgerichtet sind und zu den ersten Leiterplatten parallel ausgerichtet sind.system after claim 1 characterized in that the first printed circuit boards are aligned parallel to one another, the third printed circuit board being aligned perpendicular to the first printed circuit boards, in particular the second printed circuit boards being aligned parallel to one another and parallel to the first printed circuit boards.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte zwischen die Schenkel des U-förmig ausgeführten Ferrits hineinragt, insbesondere wobei der Hinleiter vom Ferrit zumindest teilweise umgeben ist und der Rückleiter außerhalb des Ferrits angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the first printed circuit board projects between the legs of the U-shaped ferrite, in particular the outgoing conductor being at least partially surrounded by the ferrite and the outgoing conductor being arranged outside the ferrite.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil mittels Rollen entlang von Schienen verfahrbar ist, welche als Abschirmung ausgebildet sind, insbesondere wobei die Abschirmung aus Metall gefertigt ist, insbesondere aus Aluminium.System according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile part can be moved by means of rollers along rails which are designed as a shield, in particular the shield being made of metal, in particular of aluminium.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung U-förmig ausgebildet ist und die ersten, zweiten und dritte Leiterplatten in der Abschirmung aufgenommen sind, insbesondere im U der Abschirmung aufgenommen sind, insbesondere wobei die dritte Leiterplatte parallel zum Joch der U-förmig ausgebildeten Abschirmung angeordnet ist, insbesondere an diesem anliegt.System according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding is U-shaped and the first, second and third printed circuit boards are accommodated in the shielding, in particular in the U of the shielding, in particular the third printed circuit board is parallel to the yoke of the U -Shaped shielding is arranged, in particular on this is present.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede erste Leiterplatte eine erste Anzahl von Lagen aufweist, wobei jede zweite Leiterplatte eine zweite Anzahl von Lagen aufweist, wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl, insbesondere wobei die zweite Anzahl die Hälfte der ersten Anzahl ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that each first printed circuit board has a first number of layers, each second printed circuit board has a second number of layers, the second number being smaller than the first number, in particular the second number being half of the first number is.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter einen Hinleiter und zumindest einen Rückleiter umfasst, wobei der Hinleiter die erste Leiterplatte aufweist, welche eine erste Anzahl von Lagen aufweist, wobei der Rückleiter eine zweite Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer zweiten Anzahl von Lagen aufweist, wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl, insbesondere wobei die zweite Anzahl der Hälfte der ersten Anzahl gleicht, insbesondere wobei der Hinleiter vom Ferrit zumindest teilweise umgeben ist und der Rückleiter außerhalb des Ferrits angeordnet ist und/oder dass der Hinleiter parallel zum Rückleiter verlegt ist und/oder dass die erste Leiterplatte parallel zur zweiten Leiterplatte ausgerichtet ist und/oder dass in Bewegungsrichtung voneinander beabstandet angeordneten dritte Leiterplatten mittels auf ihnen bestückten Halterungen, insbesondere Steckverbinderteilen, den durch die Hintereinanderreihung von ersten Leiterplatten geschaffenen Hinleiter halten und den durch die Hintereinanderreihung von zweiten Leiterplatten geschaffenen Rückleiter, wobei die Anschlussfelder der ersten Leiterplatten durch Kontakte der Halterungen elektrisch kontaktiert sind, wobei die Anschlussfelder der zweiten Leiterplatten durch Kontakte der Halterungen elektrisch kontaktiert sind, insbesondere wobei der durch den Rückleiter fließende Strom durch Leiterbahnen der dritten Leiterplatte geführt wird und der durch den Hinleiter fließende Strom durch Leiterbahnen der dritten Leiterplatte ebenfalls geführt wird.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the primary conductor comprises a forward conductor and at least one return conductor, the forward conductor comprising the first circuit board which has a first number of layers, the return conductor being a second circuit board according to any one of the preceding claims having a second number of layers, the second number being smaller than the first number, in particular the second number being equal to half the first number, in particular the forward conductor being at least partially surrounded by the ferrite and the return conductor being arranged outside the ferrite and/or that the outgoing conductor is laid parallel to the return conductor and/or that the first printed circuit board is aligned parallel to the second printed circuit board and/or that third printed circuit boards are arranged at a distance from one another in the direction of movement by means of holders fitted on them, in particular connector parts, connection of the first printed circuit boards and the return conductor created by the sequential arrangement of second printed circuit boards, the connection fields of the first printed circuit boards being electrically contacted by contacts of the holders, the connection fields of the second printed circuit boards being electrically contacted by contacts of the holders, in particular wherein the current flowing through the return conductor is conducted through conductor tracks of the third circuit board and the current flowing through the outgoing conductor is also conducted through conductor tracks of the third circuit board.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind, wobei die Leiterplatte an zwei, entlang der insbesondere U-förmigen Ausformung der Leiterplatte einander gegenüberliegenden Bereichen, insbesondere Endbereichen, Anschlussfelder aufweist, die jeweils Anschlüsse aufweisen, insbesondere linienhaft hintereinander angeordnete Anschlüsse aufweisen, wobei die beiden Anschlussfelder mittels eines Bündels von elektrischen Leitungen miteinander verbunden sind, insbesondere wobei ein jeweiliger Anschluss des ersten Anschlussfelds mit einem jeweiligen Anschluss des zweiten Anschlussfelds mittels einer jeweiligen elektrischen Leitung verbunden ist, wobei jede der elektrischen Leitungen jeweils Leiterbahnen und Durchkontaktierungen derart umfasst, dass das Bündel verdrillt ist, insbesondere wobei in jedem der beiden Anschlussfelder alle elektrischen Leitungen, insbesondere alle Anschlüsse, miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere wobei die Verdrillung des Bündels mit einer Leiterplatte realisiert ist, insbesondere wobei die Verdrillung entsprechend der Verdrillung eines Drahtbündels und/oder Litzendrahtbündels ausgeführt ist, wobei allerdings die einzelnen Leitungen des Bündels nicht den dreidimensionalen Raum, sondern nur die Ebenen der Lagen der Leiterplatte zur Verfügung haben und die Durchkontaktierungen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board has two or more layers, in each of which conductor tracks are arranged, the printed circuit board having connection fields in two opposite regions, in particular end regions, along the in particular U-shaped configuration of the printed circuit board each having connections, in particular having connections arranged in a line one behind the other, with the two connection fields being connected to one another by means of a bundle of electrical lines, in particular with a respective connection of the first connection field being connected to a respective connection of the second connection field by means of a respective electrical line, each of the electrical lines comprising conductor tracks and vias in such a way that the bundle is twisted, in particular in each of the two connection fields all electrical lines, in particular all Connections, are electrically connected to one another, in particular the twisting of the bundle is realized with a printed circuit board, in particular wherein the twisting is carried out in accordance with the twisting of a wire bundle and/or stranded wire bundle, although the individual lines of the bundle do not represent the three-dimensional space, only the levels of the layers of the circuit board have available and the vias.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind, wobei die Leiterplatte an zwei, entlang der insbesondere U-förmigen Ausformung der Leiterplatte einander gegenüberliegenden Bereichen, insbesondere Endbereichen, Anschlussfelder aufweist, die jeweils Anschlüsse aufweisen, insbesondere linienhaft hintereinander angeordnete Anschlüsse aufweisen, wobei die beiden Anschlussfelder mittels elektrischer Leitungen verbunden sind, insbesondere wobei ein jeweiliger Anschluss des ersten Anschlussfelds mit einem jeweiligen Anschluss des zweiten Anschlussfelds mittels einer jeweiligen elektrischen Leitung verbunden ist, wobei die elektrischen Leitungen jeweils Leiterbahnen und Durchkontaktierungen umfassen, wobei In einer ersten Lage der Leiterplatte eine jeweilige, insbesondere jede, Leiterbahn mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld einen zu einer ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen monoton abnehmenden Abstand aufweisen, insbesondere bis zum Verschwinden des Abstandes, also Einmünden in eine jeweilige erste Durchkontaktierung, wobei In einer, insbesondere in jeder, zur ersten Lage nächstbenachbarten Lage der Leiterplatte eine jeweilige, insbesondere jede, Leiterbahn mit zunehmendem Abstand vom ersten Anschlussfeld einen zu der ersten insbesondere geraden Linie von ersten Durchkontaktierungen monoton zunehmenden Abstand aufweist und einen zu der zweiten insbesondere geraden Linie von zweiten Durchkontaktierungen monoton abnehmenden Abstand aufweist, insbesondere bis zum Verschwinden des Abstandes, also Einmünden in eine jeweilige zweite Durchkontaktierung.System according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board has two or more layers, in each of which conductor tracks are arranged, the printed circuit board having connection fields in two opposite regions, in particular end regions, along the in particular U-shaped configuration of the printed circuit board , each having connections, in particular having connections arranged in a line one behind the other, the two connection panels being connected by means of electrical lines, in particular wherein a respective connection of the first connection panel is connected to a respective connection of the second connection panel by means of a respective electrical line, the electrical lines each include conductor tracks and vias, wherein in a first layer of the printed circuit board, a respective, in particular each, conductor track with increasing distance from the first connection panel to a first one in particular straight line of first vias have a monotonically decreasing distance, in particular until the distance disappears, i.e. opening into a respective first via, wherein in one, in particular in each, layer of the printed circuit board next to the first layer, a respective, in particular each, conductor track with increasing distance from the first connection field has a monotonously increasing distance from the first, in particular straight line of first vias, and has a monotonically decreasing distance from the second, in particular straight line, of second vias, in particular until the distance disappears, i.e. opening into a respective second via.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschlüsse nach Art einer Durchkontaktierung ausgeführt ist oder sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the connection or connections is or are designed in the manner of a plated-through hole.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang der Linie, insbesondere parallel zur Erstreckungsrichtung des Primärleiters, insbesondere in Bewegungsrichtung eines durch den Primärleiter induktiv versorgbaren, entlang des Primärleiters bewegbaren Mobilteils, hintereinander angeordnet sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile part which can be inductively supplied by the primary conductor and can be moved along the primary conductor are arranged one behind the other along the line, in particular parallel to the direction of extension of the primary conductor, in particular in the direction of movement.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie parallel zur Bewegungsrichtung eines Mobilteils ausgerichtet ist, und/oder dass die erste Linie parallel zur zweiten Linie ausgerichtet ist, und/oder dass die Durchkontaktierungen der ersten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind, und/oder dass die Durchkontaktierungen der zweiten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind, und/oder dass die erste Linie, die zweite Linie und die beiden Anschlussfelder entlang des Umfangs eines Rechtecks angeordnet sind, und/oder dass die Leiterbahnen aus Kupfer-haltigem Material ausgeführt sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the first line is aligned parallel to the direction of movement of a handset, and/or that the first line is aligned parallel to the second line, and/or that the vias of the first line are evenly spaced from one another, and/or that the vias of the second line are evenly spaced from one another, and/or that the first line, the second line and the two connection fields are arranged along the perimeter of a rectangle, and/or that the conductor tracks are made of copper-containing material .

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Lage mindestens vier Leiterbahnen von dem ersten Anschlussfeld zu den ersten Durchkontaktierungen geführt sind, insbesondere und weitere Leiterbahnen von den zweiten Durchkontaktierungen zu den ersten Durchkontaktierungen oder zu dem zweiten Anschlussfeld geführt sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that in the first layer at least four conductor tracks from the first connection panel to the first through contacts are guided, in particular and further conductor tracks are guided from the second vias to the first vias or to the second connection panel.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zu der ersten Lage jeweils nächstbenachbarten Lage mindestens vier Leiterbahnen von dem ersten Anschlussfeld zu den zweiten Durchkontaktierungen geführt sind, insbesondere und weitere Leiterbahnen von den ersten Durchkontaktierungen zu den zweiten Durchkontaktierungen oder zu dem zweiten Anschlussfeld geführt sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that in the layer immediately adjacent to the first layer, at least four conductor tracks are routed from the first connection field to the second vias, in particular and further conductor tracks from the first vias to the second vias or to the second Connection panel are performed.

System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass statt der monotonen Zunahme eine streng monotone Zunahme realisiert wird und/oder dass statt der monotonen Abnahme eine streng monotone Abnahme realisiert wird.System according to one of the preceding claims, characterized in that a strictly monotonic increase is implemented instead of the monotonic increase and/or that a strictly monotonic decrease is implemented instead of the monotonic decrease.