DE10025582C1 - Elektrische Leiteranordnung - Google Patents

Abstract

Eine elektrische Leiteranordnung umfasst Leitermaschinen (M¶v¶, M¶vmu¶), die in Flächen (F1-F6), deren Begrenzungslinien durch eine Netzstruktur (NS1-NS6) bestimmt wird, angeordnet sind, und in die Steuervorrichtungen elektrisch eingebunden sind, die zum Steuern von Strömen (I¶v¶, I¶vmu¶) innerhalb der Leiteranordnung ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leiteranordnung, ins­ besondere für ein Magnetresonanzgerät.

In vielen Bereichen der Technik werden elektrische Leiteran­ ordnungen beispielsweise zum Erzeugen vorgegebener magneti­ scher Felder eingesetzt. So werden bei einem Magnetresonanz­ gerät einem statischen Grundmagnetfeld, das von einem Grund­ feldmagnetsystem erzeugt wird, schnell geschaltete Gradien­ tenfelder überlagert, die von einem Gradientenspulensystem erzeugt werden. Dabei ist eine Leiteranordnung einer trans­ versalen Gradientenspule des Gradientenspulensystems bei­ spielsweise nach einem Verfahren entsprechend der DE 42 03 582 A1 bestimmt. Des weiteren kann eine Leiteranordnung einer Gradientenspule des Gradientenspulensystems auch nach einem Verfahren entsprechend der DE 197 26 332 A1 bestimmt werden, bei dem über eine Spulenoberfläche gedanklich ein Gitterma­ schennetz mit Elementarspulen gelegt wird, um damit eine op­ timierte Stromverteilung für ein angestrebtes Zielmagnetfeld zu berechnen, und bei dem anschließend die Stromverteilung mittels diskreter Leiter nachgebildet wird, die von einem konstanten Sollstrom durchflossen werden. Ferner umfasst das Magnetresonanzgerät ein Hochfrequenzsystem, das zum Auslösen von Magnetresonanzsignalen Hochfrequenzsignale in ein Unter­ suchungsobjekt einstrahlt und die erzeugten Magnetresonanz­ signale aufnimmt, auf deren Basis beispielsweise Magnetreso­ nanzbilder erstellt werden.

Eine Gradientenspule des Gradientenspulensystems erzeugt für eine bestimmte Raumrichtung ein Gradientenfeld, das im wün­ schenswerten Idealfall wenigstens innerhalb eines Lineari­ tätsvolumens ausschließlich eine Hauptfeldkomponente, die kollinear zum Grundmagnetfeld ist, aufweist. Die Hauptfeld­ komponente weist dabei einen vorgebbaren Hauptgradienten auf, der zu jedem beliebigen Zeitpunkt zumindest innerhalb des Linearitätsvolumens ortsunabhängig näherungsweise gleich groß ist. Da es sich bei dem Gradientenfeld um ein zeitlich vari­ ables Magnetfeld handelt, gilt Vorgenanntes zwar für jeden Zeitpunkt, aber von einem Zeitpunkt zu einem anderen Zeit­ punkt ist eine Stärke des Hauptgradienten variabel.

Aufgrund der Maxwellschen Grundgleichungen sind aber entgegen dem wünschenswerten Idealfall keine Gradientenspulen ausbildbar, die über das Linearitätsvolumen ausschließlich vorge­ nannte Hauptfeldkomponente aufweisen. Dabei geht mit der Hauptfeldkomponente wenigstens eine Begleitfeldkomponente einher, die senkrecht zur Hauptfeldkomponente gerichtet ist. Bei einigen Anwendungen führen vorgenannte Begleitfeldkompo­ nenten von Gradientenfeldern zu einer Verfälschung von Unter­ suchungsergebnissen.

Das Gradientenspulensystem ist in der Regel von leitfähigen Strukturen umgeben, in denen durch die geschalteten Gradien­ tenfelder Wirbelströme induziert werden. Beispiele für derar­ tige leitfähige Strukturen sind ein inneres Kälteschild eines supraleitenden Grundfeldmagnetsystems, eine Kupferfolie einer Hochfrequenzabschirmung und das Gradientenspulensystem selbst. Die von den Wirbelströmen erzeugten Felder sind uner­ wünscht, weil sie unter anderem das Gradientenfeld ohne ge­ gensteuernde Maßnahmen schwächen und in seinem zeitlichen Verlauf verzerren. Dies führt beispielsweise zu Beeinträchti­ gungen der Qualität von Magnetresonanzbildern.

Vorgenannte Wirbelstromfelder können bis zu einem gewissen Grad durch eine entsprechende Vorverzerrung einer Stromsoll­ größe der Gradientenspule kompensiert werden. Durch die Vor­ verzerrung können jedoch nur Wirbelstromfelder kompensiert werden, die das Gradientenfeld im mathematischen Sinn ähnlich abbilden, also in ihrem Feldverlauf dem Gradientenfeld glei­ chen. Da die Wirbelströme das Gradientenfeld jedoch auch nicht ähnlich abbilden, entstehen zusätzliche räumliche Feld­ verzerrungen sogenannter höherer Ordnung. Letztgenannte Feld­ verzerrungen sind bei aktiv geschirmten Gradientenspulensys­ temen durch eine entsprechende Anordnung von Leitern von Schirmspulen-kompensierbar. Dies erfordert eine entsprechend hohe mechanische Präzision im Aufbau des Gradientenspulensys­ tems, was mit hohen Fertigungskosten verbunden ist.

Bei der Magnetresonanztechnik ist eine Homogenität des Grund­ magnetfeldes ein entscheidender Faktor für die Qualität der Magnetresonanzbilder. Dabei verursachen Feldinhomogenitäten des Grundmagnetfeldes innerhalb eines Abbildungsvolumens des Magnetresonanzgerätes geometrische Verzerrungen des Magnetre­ sonanzbildes, die den Feldinhomogenitäten proportional sind. Besonders wichtig ist die Feldhomogenität bei den sogenannten schnellen Pulssequenzen, beispielsweise beim Echoplanarver­ fahren.

Maßnahmen zur Verbesserung der Grundmagnetfeldhomogenität bezeichnet man als Shim-Maßnahmen. Dabei unterscheidet man passive und aktive Shim-Maßnahmen. Bei der aktiven Shim- Maßnahme werden Korrekturspulen, sogenannte Shim-Spulen, in einer Shim-Spulenanordnung eingesetzt, die das Grundmagnet­ feld homogenisieren. Zum Betrieb der Shim-Spulenanordnung ist ein Netzgerät erforderlich, das sehr konstante und reprodu­ zierbar einstellbare Gleichströme liefert.

Wie beispielsweise aus der DE 195 11 791 C1 bekannt ist, lässt sich das Grundmagnetfeld innerhalb des Abbildungsvolu­ mens mit Koeffizienten von sphärischen harmonischen Funktio­ nen beschreiben. Ferner ist aus vorgenannter Patentschrift bekannt, dass lineare Grundmagnetfeldabweichungen, d. h. Feld­ störungen erster Ordnung, dadurch kompensierbar sind, dass man Gradientenspulen mit einem Offset-Strom beaufschlagt. Der Offset-Strom ist ein konstanter Strom, der einem eine Gra­ dientensequenz ausführenden Strom überlagert wird. Zur Kom­ pensation von Feldinhomogenitäten höherer Ordnung ist ent­ sprechend der zu kompensierenden Ordnung jeweils eine im wesentlichen die entsprechende Feldstörung kompensierende Shim-Spule vorgesehen, die dazu mit einem geeigneten Strom beaufschlagt wird. Weil je zu kompensierender Ordnung eine Shim-Spule vorzusehen ist, aber der zur Verfügung stehende Raum für Shim-Spulen beispielsweise innerhalb des Gradienten­ spulensystems eng begrenzt ist, sind vorgenannter Kompensati­ on Grenzen gesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte elektrische Leiteranordnung, insbesondere für einen Einsatz bei einem Magnetresonanzgerät, zu schaffen, mit der unter anderem vor­ genannte Nachteile des Standes der Technik verminderbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch eine erfindungsgemäße elektrische Leiteranordnung, die Leitermaschen umfasst, die in Flächen, deren Begrenzungsli­ nien durch eine Netzstruktur bestimmt sind, angeordnet sind, und in die Steuervorrichtungen elektrisch eingebunden sind, die zum Steuern von Strömen innerhalb der Leiteranordnung ausgebildet sind, ist eine wunschgemäße Flächenstromvertei­ lung in einem weiten Umfang wunschgemäß einstell- und regel­ bar. Die erfindungsgemäße elektrische Leiteranordnung stellt beispielsweise eine flexibel anwendbare Magnetfelderzeugungs­ einheit dar, bei der die Feldeigenschaften wenigstens in einem weiten Umfang frei parametrierbar sind.

In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße elektrische Leiteranordnung bei einem Magnetresonanzgerät beispielsweise innerhalb eines Gradientenspulensystems zum Kompensieren von Feldfehlern infolge von Wirbelströmen und/oder von Begleitfeldkomponenten von Gradientenfeldern und/oder von Inhomogenitäten eines Grundmagnetfeldes einsetz­ bar. Dabei werden zum Einstellen der entsprechenden Flächen­ stromverteilung die Steuervorrichtungen unter Verwendung von an sich bekannten Pulssequenzen zur ortsabhängigen Felddyna­ mik und an sich bekannten Designverfahren zum Ermitteln einer optimalen Flächenstromverteilung bei Gradientenspulen para­ metriert bzw. geregelt. Bezüglich an sich bekannter Pulsse­ quenzen zur ortsabhängigen Felddynamik ist exemplarisch auf das Verfahren zum Einstellen von Strömen in einer Shim- Spulenanordnung gemäß der eingangs zitierten DE 195 11 791 C1 hingewiesen. Zu den an sich bekannten Designverfahren zum Ermitteln einer optimalen Flächenstromverteilung bei Gradien­ tenspulen ist beispielhaft auf die ebenfalls bereits eingangs zitierte DE 42 03 582 A1 hingewiesen. Dabei sind mit der erfindungsgemäßen elektrischen Leiteranordnung, die bei­ spielsweise hardwaremäßig immer einen gleichen Aufbau auf­ weist, Magnetfeldverzerrungen infolge individueller Ferti­ gungstoleranzen magnetfelderzeugender Komponenten eines Mag­ netresonanzgerätes einfach durch entsprechende Parametrierung der Steuervorrichtungen der Leiteranordnung individuell kom­ pensierbar.

In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße elektrische Leiteranordnung als eine ein- oder mehrlagig aufgebaute fle­ xible Leiterplatte ausgebildet. Diese ist beispielsweise bei einem Einsatz in einem Gradientenspulensystem eines Magnetre­ sonanzgerätes zusammen mit weiteren Komponenten des Gradien­ tenspulensystems vergießbar.

Neben dem Einsatz als feldkorrigierende Vorrichtung sind bei einem Magnetresonanzgerät eine oder mehrere der erfindungsge­ mäßen elektrischen Leiteranordnungen als magnetfelderzeugen­ den Komponenten im. Sinne einer Gradientenspule und/oder eines Grundfeldmagneten und/oder als eine Vorrichtung im Sinne einer Hochfrequenzantenne zum Senden von Hochfrequenzsignalen und/oder zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen einsetzbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungs­ beispielen anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 bis 6 regelmäßige Netzstrukturen mit Flächen glei­ cher geometrischer Form,

Fig. 7 eine Leiteranordnung mit voneinander isolierten Lei­ termaschen,

Fig. 8 eine Leiteranordnung als ein Leiternetz miteinander elektrisch verbundener Leitermaschen,

Fig. 9 bis 11 ebene Leiternetze mit netzinternen Strom­ quellen und einer regelmäßigen Netzstruktur aus Dreiecken, Rechtecken bzw. Sechsecken,

Fig. 12 bis 14 zylindermantelförmige Leiternetze mit netz­ internen Stromquellen und mit einer Netzstruktur aus Recht­ ecken,

Fig. 15 eine ebene Leiteranordnung mit voneinander isolier­ ten Leitermaschen und mit außerhalb der Netzstruktur angeord­ neten Stromquellen,

Fig. 16 einen in eine Leiteranordnung integrierbaren Schal­ ter,

Fig. 17 ein Spannungsverteilungsnetz für mehrere integrier­ bare Schalter,

Fig. 18 eine lineare spannungsgesteuerte bipolare Stromquel­ le im Gegentakt-AB-Betrieb,

Fig. 19 eine pulsweitenmoduliert betreibbare Stromquelle und

Fig. 20 ein Spannungsverteilungsnetz und einen Spannungsum­ former für eine der Stromquellen.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen als Ausführungsbeispiele regelmä­ ßig aufgebaute Netzstrukturen NS1 bis NS6. Dabei sind ledig­ lich drei verschiedene n-Eck-Flächen möglich, mit denen aus einer Fläche einer bestimmten geometrischen Form eine lücken­ los parkettierte Netzstruktur ausbildbar ist, nämlich für n = 3, 4 und 6. Dazu zeigen die Fig. 1, 3 und 5 flächige Netz­ strukturen NS1, NS3 und NS5 mit Flächen F1, F3 und F5 aus gleichseitigen Dreiecken, Quadraten und gleichseitigen Sechsecken. In einer weiteren Ausführung sind auch flächenbegren­ zende Polygone tauglich, die aus vorgenannten regelmäßigen Polygonen, durch eine eindimensionale Verzerrung oder durch eine Scherung hervorgehen. Dazu zeigen die Fig. 2, 4 und 6 flächige Netzstrukturen NS2, NS4 und NS6 mit Flächen F2, F4 und F6 die aus einer eindimensionalen Verzerrung der Netz­ strukturen NS1, NS3 und NS5 hervorgehen.

Zum Ausbilden einer Leiteranordnung ist in jeder der Flächen F1 bis F6 einer der Netzstrukturen NS1 bis NS6 jeweils eine Leitermasche angeordnet. Dabei sind die Leitermaschen entwe­ der voneinander elektrisch isoliert angeordnet oder die Lei­ termaschen sind gemäß den Begrenzungslinien der Flächen F1 bis F6 angeordnet, wobei aneinander angrenzende Leitermaschen im Bereich einer gemeinsamen Begrenzungslinie durch einen gemeinsamen Leiterpfad ausgebildet sind, so dass ein Leiter­ netz entsteht.

In den Fig. 7 und 8 sind exemplarisch eine Leiteranordnung mit voneinander isolierten Leitermaschen und eine Leiteran­ ordnung mit elektrisch zu einem Leiternetz verbundenen Lei­ termaschen dargestellt. Dabei weist jede der Leitermaschen M₁ bis M₃ als Steuervorrichtungen zum Einstellen von Strömen innerhalb der Leiteranordnung wenigstens eine Stromquelle SQ₁ bis SQ₃ auf, die einen sehr hohen Innenwiderstand aufweisen. Quellenströme I₁ bis I₃ der Stromquellen SQ₁ bis SQ₃ setzen sich dementsprechend über stromquellenfreie Leiterpfade fort. Sie schließen sich nicht über Leiterpfade mit Stromquellen.

Fig. 7 zeigt beispielhaft eine Leiteranordnung aus drei voneinander isolierten Leitermaschen M₁ bis M₃, wobei jede der Leitermaschen M₁ bis M₃ eine Stromquelle SQ₁ bis SQ₃, die unabhängig voneinander steuerbar sind, beinhaltet. Die von den Stromquellen SQ₁ bis SQ₃ einzustellenden Quellenströme I₁ bis I₃ betragen beispielsweise 1A, 2A und 3A. Dabei kom­ pensieren sich die Ströme I₁ und I₂ sowie I₂ und I₃ in den Bereichen, in denen die Leitermaschen M₁ bis M₃ parallele, eng beisammen verlaufende vertikale Leiterpfade aufweisen, teilweise gegenseitig.

Fig. 8 zeigt eine der Leiteranordnung aus Fig. 7 entspre­ chende Leiteranordnung als ein Leiternetz elektrisch verbun­ dener Leitermaschen M₁ bis M₃, deren Verlauf durch gestri­ chelte Linien neben den eigentlichen Leitermaschen M₁ bis M₃ dargestellt ist. Dabei beinhaltet jede der Leitermaschen M₁ bis M₃ wenigstens eine Stromquelle SQ₁ bis SQ₃, die unabhängig voneinander steuerbar sind. Dabei schließen sich die Strom­ pfade der Quellenströme I₁ bis I₃ der Stromquellen SQ₁ bis SQ₃ ausschließlich über den äußerst rechten vertikalen Leiter­ pfad. Für eine äquivalente Stromverteilung wie in Fig. 7 sind die Quellenströme I₁ bis I₃ in Fig. 8 direkt aus einer Strombilanz der eng benachbarten vertikalen Leiterpfade aus Fig. 7 angebbar. Die Quellenströme I₁ bis I₃ betragen für das gewählte Beispiel jeweils 1A.

Vorgenanntes Beispiel verdeutlicht, dass gegenüber einer Leiteranordnung mit voneinander isolierten Leitermaschen bei einem Leiternetz eine Leistungseinsparung erzielbar ist, da im Inneren des Leitungsnetzes keine unnötige Verlustleistung erzeugt wird.

Bei Leiteranordnungen mit voneinander galvanisch isolierten Leitermaschen existiert zwangsläufig für jeden Quellenstrom ein eindeutiger Strompfad. Dahingegen ist bei Leiternetzen nicht zwangsläufig ein eindeutiger Strompfad bestimmt, so dass die Stromverteilung unbestimmt sein kann. Allerdings sind Leiteranordnungen aus voneinander isolierten Leiterma­ schen in der Regel mit einem schlechten Wirkungsgrad behaf­ tet, der anhand der Fig. 7 und 8 anschaulich erläutert ist. Ursache dafür ist einerseits, dass für örtlich nahezu zusammenfallende Leiterpfade benachbarter Leitermaschen in der Regel nur der halbe Leiterquerschnitt eines vergleichba­ ren Leiterpfades eines Leiternetzes zur Verfügung steht, so dass eine entsprechend höhere Verlustleistung anfällt, und andererseits, dass sich in den zusammenfallenden Leiterpfaden benachbarter Leitermaschen gegensinnige Ströme wenigstens teilweise kompensieren.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen als Ausführungsbeispiele der Erfindung Leiternetze mit einer regelmäßigen Netzstruktur aus Dreiecken, Quadraten oder Sechsecken. Dazu sind Leitermaschen M₁₁ bis M₃₈ elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist für vorgenannte Leiternetze charakteristisch, dass sich für jeden Quellenstrom I₁₁ bis I₃₈ einer Stromquelle SQ₁₁ bis SQ₃₈ genau ein eindeutiger Strompfad ergibt. Dieser Strompfad führt in den Fig. 9 bis 11 immer von einem Anschluss einer der Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₃₈ horizontal ganz nach rechts, über den vertikalen stromquellenfreien Leiterpfad, der zur selben Zeile wie die Stromquelle SQ₁₁ bis SQ₃₈ gehört und schließlich wieder horizontal zurück zum anderen Anschluss der Stromquel­ le SQ₁₁ bis SQ₃₈. Dadurch sind Ströme auf vorgenannten Strom­ pfaden nicht von Impedanzen im durchlaufenen Leiterpfad ab­ hängig, sondern allein durch den eingeprägten Quellenstrom I₁₁ bis I₃₈ der jeweiligen Stromquelle SQ₁₁ bis SQ₃₈ gegeben. Strompfade eines Quellenstromes I₁₁ bis I₃₈ sind damit immer auf die dazugehörige Zeile begrenzt. Ein Strompfad in Spal­ tenrichtung bildet sich nicht aus.

Der Übersichtlichkeit halber ist in den Fig. 9 bis 11 jeweils nur für eine der Leitermaschen M₁₁ bis M₃₈ deren Ver­ lauf durch eine gestrichelte Linie neben der eigentlichen Leitermasche dargestellt und nicht in jeder Figur sind alle Quellenströme I₁₁ bis I₃₈ und alle Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₃₈ bezeichnet. Entsprechendes gilt für die Fig. 12 bis 14.

Fig. 12 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Leiternetz mit einer Netzstruktur aus regelmäßigen Recht­ ecken, die auf einer Mantelfläche eines Zylinders angeordnet sind. Dabei entsteht vorgenanntes Leiternetz anschaulich durch ein Aufrollen des in Fig. 10 dargestellten Leiternet­ zes von links nach rechts, wobei der äußerst rechte vertikale stromquellenfreie Leiterpfad entfällt und die dadurch entste­ henden offenen Knotenpunkte entsprechend mit dem äußerst linken vertikalen Leiterpfad verbunden werden.

In Fig. 12 sind im Gegensatz zur Fig. 10 damit nur noch geschlossene Strompfade möglich, die entweder gar keine Stromquelle SQ₁₁ bis SQ₃₆ enthalten oder mindestens zwei der Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₃₆ enthalten. Dies bedeutet, dass kei­ ne beliebigen Quellenströme I₁₁ bis I₃₆ vorgebbar sind. Dies wird anschaulich dadurch klar, wenn man sich beispielsweise um den rechten stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfad LPr eine Hülle gelegt denkt, die diesen vollständig umschließt. Da innerhalb der Hülle keine Ladungen anhäufbar sind, muss eine Summe aller Quellenströme I₃₁, I₃₂, I₃₃, I₃₄, I₃₅ und I₃₆ am rechten stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfad LPr gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz Null ergeben. An vorgenanntem Lei­ terpfad LPr sind sechs Stromquellen SQ₃₁, SQ₃₂, SQ₃₃, SQ₃₄, SQ₃₅ und SQ₃₆ angeschlossen, die aber aufgrund des Kirchhoffschen Gesetzes nicht linear unabhängig voneinander sind, denn bei­ spielsweise der Quellenstrom I₃₆ einer sechsten Stromquelle SQ₃₆ ist durch die Quellenströme I₃₁, I₃₂, I₃₃, I₃₄ und I₃₅ der übrigen Stromquellen SQ₃₁, SQ₃₂, SQ₃₃, SQ₃₄ und SQ₃₅ bestimmt. Dadurch ergibt sich ein unterbestimmtes Gleichungssystem, d. h. es gibt unendlich viele Lösungen für die Ströme im ring­ förmigen stromquellenfreien Leiterpfad LPr. Entsprechendes gilt für die übrigen stromquellenfreien ringförmigen Leiter­ pfade.

Im Gegensatz zur ebenen Leiteranordnung der Fig. 10 ist bei der Fig. 12 der Strompfad eines Quellenstromes I₁₁ bis I₃₆ nicht eindeutig vorgegeben. Beispielsweise ein in den rechten stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfad LPr eingespeister Quellenstrom -I₃₁ teilt sich in zwei Teilströme auf, indem ein Teil des Quellenstromes -I₃₁ sich in linker und ein ande­ rer Teil in rechter Richtung fortsetzt. Die Aufteilung ist dabei von den einzelnen Impedanzen der Abschnitte des ringförmigen Leiterpfades LPr zwischen den Anschlusspunkten der longitudinalen Leiterpfade abhängig.

Ferner kommt hinzu, dass beispielsweise bei einem Einsatz des Leiternetzes nach Fig. 12 in einem hohlzylinderförmigen Gradientenspulensystem eines Magnetresonanzgeräts in den ringförmigen Leiterpfaden Ströme induzierbar sind, die ein störendes magnetische Feld hervorrufen. Um dies zu verhindern, sind die ringförmigen Leiterpfade an einer Stelle aufgetrennt auszuführen oder es sind zum Vermeiden vorgenannter Asymmetrie in Umfangsrichtung vier Leiternetze gemäß Fig. 10 in vier Quadranten des Zylindermantels angeordnet, die je einen in Umfangsrichtung verlaufenden 90°-Bereich des Zylindermantels abdecken.

Fig. 13 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er­ findung ein Leiternetz auf einer Zylindermantelfläche. Dabei entsteht das Leiternetz anschaulich durch ein Aufrollen des Leiternetzes der Fig. 10 von oben nach unten, wobei der oberste und der unterste stromquellenfreie horizontale Lei­ terpfad miteinander verschmelzen. Aus dem stromquellenfreien rechten vertikalen Leiterpfad der Fig. 10 entsteht somit in der Fig. 12 ein stromquellenfreier ringförmiger Leiterpfad LPr.

Bei dem Leiternetz gemäß Fig. 13 sind Quellenströme I₁₁ bis I₆₃ der Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₆₃ beliebig wählbar, da die Quellenströme I₁₁ bis I₆₃ immer über einen stromquellenfreien Leiterpfad, beinhaltend einen Abschnitt des stromquellenfrei­ en ringförmigen Leiterpfades LPr, fließen können. Allerdings sind die Strompfade der Quellenströme I₁₁ bis I₆₃ nicht ein­ deutig, da im stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfad LPr ähnlich wie in Fig. 12 immer zwei Strompfade möglich sind. Dahingegen ist der Stromverlauf in den longitudinalen Leiter­ pfaden LPl eindeutig. Vergleichbar einer ebenen Netzstruktur fließt ein von einer der Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₆₃ erzeugter Quellenstrom I₁₁ bis I₆₃ über einen dazugehörigen longitudinalen Leiterpfad LPl ganz nach rechts. Dort teilt er sich im ringförmigen Leiterpfad LPr auf einen Teilstrom über einen kurzen und über einen langen Leiterpfad auf und fließt über den benachbarten longitudinalen Leiterpfad LPl zur Stromquel­ le SQ₁₁ bis SQ₆₃ zurück. Bei einem Leiternetz mit einer ver­ gleichsweise großen Anzahl von longitudinalen, äquidistant zueinander angeordneten Leiterpfaden LPl ist vorgenannter Teilstrom über vorgenannten langen Leiterpfad des ringförmi­ gen Leiterpfades LPr vernachlässigbar.

In einer anderen Ausführung ist zum Erzwingen von eindeutigen Strompfaden im ringförmigen Leiterpfad LPr eine Stromquelle eingefügt. Dies hat ferner den Vorteil, dass sich über den ringförmigen Leiterpfad LPr keine fremdinduzierten Ströme ausprägen können. Ferner ist die Stromaufteilung im ringför­ migen Leiterpfad LPr nicht von unterschiedlichen Impedanzen von Leiterabschnitten des ringförmigen Leiterpfades LPr zwi­ schen Anschlusspunkten longitudinaler Leiterpfade LPl abhän­ gig.

Fig. 14 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er­ findung ein weiteres Leiternetz auf einer Mantelfläche eines Zylinders. Dabei ist im Gegensatz zur Leiteranordnung nach Fig. 13 der stromquellenfreie ringförmige Leiterpfad LPr in einer Mitte des Zylindermantels angeordnet und auf beiden Seiten des stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfades LPr eine gleiche Anzahl von stromquellenbehafteten ringförmigen Leiterpfaden vorgesehen. Das Leiternetz gemäß Fig. 14 ist insbesondere zum Einsatz in einem hohlzylinderförmigen Gra­ dientenspulensystem eines Magnetresonanzgerätes geeignet, da dabei in der Mitte des Zylinders keine Strominduktion im stromquellenfreien ringförmigen Leiterpfad LPr auftritt, so dass dieser auch ohne eine elektrisch isolierfähige Vorrich­ tung, beispielsweise eine Auftrennung oder eine Stromquelle, ausführbar ist. Das für die Fig. 12 bis 14 Beschriebene gilt in entsprechender Weise für zylindermantelförmige Lei­ ternetze die aus einem Aufrollen der Leiternetze der Fig. 9 und 11 hervorgehen sowie für andere als die zylindermantel­ förmige Anordnung.

In den vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 7 bis 14 sind Stromquellen in Leitermaschen bzw. in das Leiternetz integriert. Dabei sind diese netzinternen Strom­ quellen beispielsweise über ein Spannungsverteilungsnetz von außen mit Energie versorgt.

Für eine zylindermantelförmige Netzstruktur ist zum Zuführen der Versorgungsspannung ein kammartiges, in Richtung der Zylinderhauptachse verlaufendes Spannungsverteilungsnetz vorteilhaft. Dabei sind am Zylinderende die einzelnen Kamm­ zähne in Umfangsrichtung über einen Zweidrahtleiterring, der an einer Stelle unterbrochen ist, verbunden. Auf diese Weise ist eine kurze Anbindung von netzinternen Stromquellen an die Versorgungsspannung möglich.

Bei netzinternen Stromquellen steht lediglich ein beschränk­ tes Platzangebot zur Verfügung und eine Abfuhr von Abwärme der netzinternen Stromquellen ist nur in beschränktem Umfang möglich. Ferner sind Kleinsignalsteuerleitungen für die Stromquellen vorzusehen, die als dünne metallische Leitungen, Lichtleiter oder als ein Bussystem ausgebildet sind. Ferner ist im Falle, dass die internen Stromquellen als pulsweiten­ modulierte Stromquellen ausgeführt sind, eine Filterung der Quellenströme vergleichsweise aufwendig.

Weil bei einem Leiternetz beide Pole jeder Stromquelle über das Leiternetz mit den Polen jeder anderen Stromquelle ir­ gendwie galvanisch in Verbindung stehen, sind die Stromquel­ len galvanisch voneinander zu entkoppeln, d. h. es sind soge­ nannte schwimmende Stromquellen einzusetzen, die allpolig galvanisch voneinander getrennt sind.

In einer Ausführungsform ist deshalb ein gemeinsames Span­ nungsverteilungsnetz zur Energieversorgung von internen Stromquellen vorgesehen, bei dem eine galvanische Entkopplung der internen Stromquellen vor Ort kapazitiv oder induktiv realisiert ist. Aus Platzgründen ist eine kapazitive Entkopp­ lung vorteilhaft. Dabei ist für eine ausreichende Entkopplung die Frequenz der Versorgungsspannung sehr viel größer gewählt als Frequenzen spektraler Komponenten, die infolge von Last­ variationen der Stromquellen auftreten. Bei einer Leiteran­ ordnung aus voneinander isolierten Leitermaschen stellt sich vorgenannte Aufgabe der galvanischen Entkopplung von Strom­ quellen nicht. Auf Ausführungsformen vorgenannter netzinter­ ner Stromquellen wird anhand der Fig. 18 bis 20 noch näher eingegangen.

Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiteranordnung mit externen Stromquellen. Beispielhaft ist eine Leiteranord­ nung aus voneinander isolierten Leitermaschen M₁₁ bis M₄₅ dar­ gestellt, die gemäß einer Netzstruktur, die aus quadratischen Flächen aufgebaut ist, angeordnet sind. Jeder Leitermasche M₁₁ bis M₄₅ ist eine externe Stromquelle SQ₁₁ bis SQ₄₅ zugeord­ net. Dabei sind exemplarisch für die Leitermaschen M₂₃ bzw. M₄₁ deren Stromquellen SQ₂₃ bzw. SQ₄₁ dargestellt, die als externe Stromquellen außerhalb der Netzstruktur ausgebildet sind und über je eine verdrillte Zweidrahtleitung ZDL mit den Leitermaschen M₂₃ bzw. M₄₁ verbunden sind.

Bei vorausgehend beschriebener Ausführungsform, bei der die Lei­ termaschen M₁₁ bis M₄₅ durch außerhalb der Netzstruktur ange­ ordnete externe Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₄₅ über verdrillte Zweidrahtleiter ZDL gespeist werden, ist in der Regel ausrei­ chend Platz für die Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₄₅ vorhanden. Eine Abfuhr der von den Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₄₅ erzeugten Wärme ist unproblematisch. Im Falle, dass die Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₄₅ als pulsweitenmodulierte Stromquellen ausgeführt sind, sind deren Quellenströme außerhalb der Netzstruktur einfach filterbar. Ferner sind die einzelnen Stromquellen SQ₁₁ bis SQ₄₅ untereinander problemlos galvanisch entkoppelbar, bei­ spielsweise mittels einem induktiven Übertrager. Andererseits sind vergleichsweise viele Zweidrahtleiter ZDL in die Netz­ struktur hineinzuführen, die die vollen Quellenströme I₁₁ bis I₄₅ tragen können müssen, wodurch sie nicht sonderlich dünn ausbildbar sind. Dabei sind die beiden Adern eines Zweidraht­ leiters ZDL eng beieinander und in vorteilhafter Weise miteinan­ der verdrillt zu führen. Ferner sind bei einem Einsatz der Leiteranordnung in einem Einflussbereich eines Grundmagnet­ feldes eines Magnetresonanzgerätes die Zweidrahtleiter elekt­ romagnetisch verträglich möglichst in Richtung des Grundmag­ netfeldes zu verlegen, damit beispielsweise keine unerwünsch­ te Verzerrung des Grundmagnetfeldes auftritt.

In den vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 7 bis 15 ist zum Einstellen einer bestimmten Stromvertei­ lung innerhalb der Leiteranordnungen jede der Leitermaschen mit wenigstens einer Stromquelle zum Einspeisen eines Quel­ lenstromes elektrisch verbunden.

Insbesondere bei einem Leiternetz sind Stromeinspeisungen, die lediglich an einem Rand einer Netzstruktur angeordnet sind, wünschenswert. Dabei ist offensichtlich, dass vorge­ nanntes System ohne zusätzliche Maßnahmen in der Regel stark unterbestimmt ist. So steigt eine Anzahl unabhängiger Strom­ pfade mit einer zunehmenden Spalten- bzw. Zeilenanzahl der Netzstruktur quadratisch an, wohingegen die am Rand der Netz­ struktur zur Verfügung stehenden Einspeisepunkte nur linear zunehmen. Eindeutige Strompfade der Quellenströme sind dabei durch Schalter beispielsweise an Knoten von Leitermaschen erzielbar, so dass eine aufgrund von Schaltern in einem wei­ ten Bereich frei parametrierbare Leiteranordnung ausbildbar ist.

Dabei sind insbesondere an Schalter, die innerhalb der Lei­ terstruktur angeordnet und beispielsweise einem starken Grundmagnetfeld eines Magnetresonanzgerätes ausgesetzt sind, bestimmte Anforderungen gestellt: Weil eine Spannung am offe­ nen Schalter prinzipbedingt bipolar ist, ist auch der Schalter bipolar ausgebildet. Weil Potentiale innerhalb der Lei­ teranordnung, bezogen auf eine Systemmasse, in einem weiten Bereich beliebige Werte annehmen, erfolgt eine Ansteuerung des Schalters potentialgetrennt.

Ferner ist der Schalter den elektromagnetischen Umgebungsbe­ dingungen anzupassen, so dass er beispielsweise von einem starken Grundmagnetfeld oder einem Hochfrequenzfeld eines Magnetresonanzgerätes nicht gestört wird und umgekehrt. Dazu sind im Einflussbereich des Grundmagnetfeldes insbesondere ferromagnetische Bauteile zu vermeiden, weil sie eine für die Magnetresonanzbildqualität wichtige Homogenität des Grundmag­ netfeldes stören. Andererseits werden ferromagnetische Bau­ teile durch das Grundmagnetfeld in Sättigung getrieben, so dass beispielsweise induktive Übertrager mit einem Kern aus ferromagnetischem Material nicht einsetzbar sind.

Eine Spannungsfestigkeit des Schalters im Ausschaltzustand ist so gewählt, dass sie größer als eine maximal auftretende induzierte Spannung in einem der Leiterpfade der Leiteranord­ nung ist. Eine Stromfestigkeit des Schalters im Einschaltzu­ stand wird im wesentlichen von den Bemessungsdaten der Lei­ teranordnung sowie deren Geometrie bestimmt. Eine erlaubte Schaltzeit des Schalters ist stark davon abhängig, ob der Schalter getaktet oder nur quasi-statisch betrieben wird. Bei einer Ausführung mit aktiven Schaltelementen konkurrieren MOSFETs und IGBTs. Dabei sind erst für größere zu schaltende Ströme IGBTs gegenüber MOSFETs vorteilhaft. Aufgrund einer niedrigeren Verlustleistung sind bei MOSFETs n-Kanal-Typen vorteilhaft.

Fig. 16 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Schalters, der in eine Leiteranordnung integrierbar ist. Dazu ist der Schalter über dessen Primäranschlüsse P1 und P2 in Leiterma­ schen der Leiteranordnung elektrisch eingebunden. Durch im wesentlichen zwei antiserielle geschaltete n-Kanal-MOSFETs 161 und 162 ist ein bipolarer Schalter realisiert. Dabei ist es vorteilhaft, die beiden Source-Anschlüsse der MOSFETs 161 und 162 zusammenzuschalten, so dass auch die Gate-Anschlüsse direkt miteinander verbindbar sind und der bipolare Schalter auf diese Weise über eine einzige Gate-Source-Spannung steu­ erbar ist. Ein Steuersignal für den Schalter sowie eine Gleichspannungsversorgung für eine Schalterhilfselektronik sind potentialfrei ausgeführt. Die Potentialtrennung für das Steuersignal erfolgt mittels Lichtwellenleiter 165 und Opto­ koppler 164. Dabei sind als Optokoppler 164 der Typ SFH551 der Firmen Siemens oder der HFBR-25X1 der Firma Hewlett Pa­ ckard einsetzbar. Für eine schnelle Ansteuerung ist ein Trei­ berbaustein 163 vorgesehen. Die Potentialtrennung zwischen der hochfrequenten Versorgungs-Wechselspannung, die an den Versorgungsanschlüssen AC1 und AC2 anliegt, und der Gleich­ spannung für die Schalterhilfselektronik erfolgt über einen kapazitiven Spannungsumformer 166, der zwei Koppelkondensato­ ren C_K und einen Brückengleichrichter BGR umfasst. Ein Funk­ tionieren der Potentialtrennung ist von einer gleichen Nut­ zung beider Halbwellen der Versorgungs-Wechselspannung abhän­ gig, was durch den Brückengleichrichter BGR gewährleistet ist. Die Koppelkondensatoren C_K sind dabei so klein gewählt, dass keine nennenswerten spektralen Anteile von in der Lei­ teranordnung einzustellenden Strömen über sie abfließen. In einer anderen Ausführung werden die Gate-Anschlüsse der MOS­ FETS 161 und 162 mittels einem Fotodiodenarray direkt über den Lichtwellenleiter 165 auf- und entladen.

Fig. 17 zeigt als eine Ausführungsform ein Spannungsvertei­ lungsnetz für mehrere vorgenannte Schalter. Dabei ist eine erdsymmetrische Wechselspannungsversorgung über ein Sym­ metrierglied 173 vorgesehen. Eine gemeinsame symmetrische Versorgungsleitung 174 ist zu Wechselspannungs-Versorgungs­ anschlüssen AC1 und AC2 eines jeden Schalters durchge­ schleift. Ein Hochfrequenzgenerator 171 ist beispielsweise als ein 50-Ω-Sinusgenerator ausgeführt, dem ein Anpassnetz­ werk 172 nachgeschaltet ist, das den kapazitiven Lastanteil kompensiert und eine Impedanztransformation durchführt. In einer anderen Ausführung ist der Hochfrequenzgenerator 171 als niederohmiger Rechteckgenerator ausgebildet und das Sym­ metrierglied 173 ist aus zwei steuerbaren Halbbrücken mit 180°-Phasenversatz zueinander ausgebildet.

In den Fig. 18 bis 20 sind insbesondere für netzinterne Stromquellen und deren Spannungsversorgung entsprechende Ausführungsbeispiele dargestellt. Dabei zeigt Fig. 18 eine lineare Stromquelle, Fig. 19 eine pulsweitenmoduliert betreibbare Stromquelle und Fig. 20 eine entsprechende Leis­ tungsversorgung vorgenannter Stromquellen.

Lineare Stromquellen sind prinzipbedingt hochohmig. Dies hat den Vorteil, dass eine bestromte Leitermasche in einer be­ nachbarten, mit ihr über Koppelinduktivitäten verkoppelten Leitermasche keine Ströme induziert. Die gesamte Leiteranord­ nung ist damit voneinander entkoppelt, so dass keine Korrek­ turmatrizen oder Regelungsschaltungen benötigt werden. Linea­ re Stromquellen weisen aber eine vergleichsweise hohe Ver­ lustleistung auf. Um diese in Grenzen zu halten, sind Strom­ quellen im Gegentakt-AB- oder Gegentakt-B-Betrieb vorgesehen.

Dazu zeigt Fig. 18 ein Ausführungsbeispiel einer linearen spannungsgesteuerten bipolaren Stromquelle im Gegentakt-AB- Betrieb, die für vergleichsweise hohe Ausgangsströme durch eine Lastimpedanz LI geeignet ist. Dabei weist die bipolare Stromquelle zum Zuführen einer erdsymmetrischen Gleichspan­ nung die Versorgungsanschlüsse +U und -U und zum Steuern der Stromquelle über eine Steuerspannung einen Steuerspannungsan­ schluss U_in auf. Die genaue Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 18 ist beispielsweise im Buch von U. Tietze et al. "Halbleiterschaltungstechnik", 9. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, 1990, Seiten 374 bis 378, beschrieben.

Fig. 19 zeigt eine Ausführungsform einer pulsweitenmoduliert betreibbaren Stromquelle, die verlustärmer als vorausgehend beschriebene lineare Stromquelle betreibbar ist. Bei der dargestellten pulsweitenmodulierten Stromquelle ist durch ein schnelles Schalten einer zwischen den Versorgungsanschlüssen +U und -U anliegenden Gleichspannung mittels der Schalters S1 und S2 ein im Vergleich zum Schalttakt langsam veränderlicher Strom in eine Lastimpedanz LI einprägbar. Über ein Tastver­ hältnis der beiden Schalter S1 und S2 ist nach einem Tiefpass 192 der in der Lastimpedanz LI fließende mittlere Strom steu­ erbar. Dabei ist vorgenannter Strom im Rahmen einer Regel­ schleife regelbar, wobei die Regelschleife einen Stromsensor 191, einen Vergleicher 195, einen Regler 194 und einen Kompa­ rator 193 umfasst. Ferner ist mit einem Vorzeichendetektor 196 für eine am Steuerspannungsanschluss U_in anliegende Steu­ erspannung über eine Ansteuerung eines weiteren Schalters S3 ein effizienzverbesserter Schaltbetrieb der Schalter S1 und S2 steuerbar, bei dem beispielsweise zum Erzeugen einer be­ stimmten positiven Spannung am Eingang des Tiefpasses 192 der Schalter S2 geöffnet bleibt und nur der Schalter S1 geschal­ tet wird.

Für eine schnelle Entladung des Lastimpedanzkreises ist in einer Ausführungsform ein weiterer Schalter vor dem Tiefpass 192 nach Masse vorgesehen. In einer Ausführungsform sind bei vorgenannter pulsweitenmodulierten Stromquelle lediglich die Schalter S1 und S2, der Tiefpass 192 und der Stromsensor 191 in die Leiteranordnung integriert und die übrigen Bauteile entsprechend ausgelagert.

Fig. 20 zeigt in einer Ausführungsform ein Spannungsvertei­ lungsnetz für mehrere Stromquellen mit einem Spannungsumfor­ mer für eine der Stromquellen. Dabei sind das Spannungsver­ teilungsnetz und der Spannungsumformer ähnlich denen der Fig. 16 und 17 ausgebildet. In Fig. 20 ist entsprechend der Fig. 17 ein Symmetrierglied 203 und eine symmetrische Wechselspannungs-Versorgungsleitung 204 dargestellt. Der in der Fig. 20 dargestellte kapazitive Spannungsumformer 206 weist gegenüber dem der Fig. 16 zwei Brückengleichrichter BGR auf, so dass man für die Gleichspannungs-Versorgungsanschlüsse +U und -U von Stromquellen zwei betragsmäßig gleich große Spannungen bezüglich eines Mittelpotentialpunk­ tes erhält und damit im positiven und im negativen Spannungs­ zweig unterschiedlich hohe Lastströme fließen dürfen. Für einen befriedigenden Wirkungsgrad sind die Kapazitäten der Koppelkondensatoren C_K synchron zum Laststrom regelbar ausge­ bildet, so dass die Spannungen an den Ladekondensatoren C_L möglichst lastunabhängig einstellbar sind.

Claims (25)

1. Elektrische Leiteranordnung, insbesondere für ein Magnet­ resonanzgerät, beinhaltend folgende Merkmale:
die Leiteranordnung umfasst Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ})
die Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ}) sind in Flächen (F1-F6), deren Begrenzungslinien durch eine Netzstruktur (NS1-NS6) be­ stimmt sind, angeordnet und
in die Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ}) sind Steuervorrichtungen elektrisch eingebunden, die zum Steuern von Strömen (I_ν, I_{ν µ}) innerhalb der Leiteranordnung ausgebildet sind.

2. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 1, wobei Lei­ termaschen (M_ν, M_{ν µ}) elektrisch isoliert voneinander ausgebil­ det sind.

3. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei wenigstens eine der Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ}) eine Form entsprechend der Begrenzungslinie der zugehörigen Fläche (F1-F6) aufweist.

4. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 1, wobei Lei­ termaschen (M_ν, M_{ν µ}) gemäß den Begrenzungslinien angeordnet sind und aneinander angrenzende Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ}) im Bereich einer gemeinsamen Begrenzungslinie durch einen ge­ meinsamen Leiterpfad ausgebildet sind.

5. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Flächen (F1-F6) derart ausgebildet sind, dass sie eine Fläche der Netzstruktur (NS1-NS6) lückenlos parket­ tieren.

6. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei alle Flächen (F1-F6) eine gleiche geometrische Form aufweisen.

7. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine der Flächen (F1-F6) dreieckför­ mig, rechteckförmig oder sechseckförmig ausgebildet ist.

8. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Netzstruktur (NS1-NS6) auf einer Oberfläche eines dreidimensionalen Körpers angeordnet ist.

9. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Netzstruktur (NS1-NS6) eine Mantelfläche ei­ nes Zylinders umschließt.

10. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 9, wobei steuervorrichtungsfreie Leiterpfade (LPl) in longitudinaler Richtung des Zylinders ausgebildet sind.

11. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei ein steuervorrichtungsfreier Leiterpfad (LPr) in Umfangsrichtung des Zylinders ausgebildet ist.

12. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 11, wobei der steuervorrichtungsfreie Leiterpfad (LPr) in einer Mitte des Zylinders angeordnet ist.

13. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei zu beiden Seiten des steuervorrichtungs­ freien Leiterpfades (LPr) eine gleiche Anzahl von steuervor­ richtungsbehafteten Leiterpfaden in Umfangsrichtung angeord­ net sind.

14. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in den steuervorrichtungsfreien Leiterpfad (LPr) eine elektrisch isolierfähige Vorrichtung eingebunden ist.

15. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei je Leitermasche (M_ν, M_{ν µ}) wenigstens eine der Steuervorrichtungen eingebunden ist.

16. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei wenigstens eine der Steuervorrichtungen eine steuerbare Stromquelle (SQ_ν, SQ_{ν µ}), umfasst.

17. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 16, wobei wenigstens Bauteile der Stromquelle (SQ_ν, SQ_{ν µ}) innerhalb der Netzstruktur (NS1-NS6) angeordnet sind.

18. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 16, wobei die Stromquelle (SQ_ν, SQ_{ν µ}) außerhalb der Netzstruktur (NS1- NS6) angeordnet ist.

19. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Stromquelle (SQ_ν, SQ_{ν µ}) als eine bipolare Stromquelle ausgebildet ist.

20. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Anspruche 16 bis 18, wobei die Stromquelle (SQ_ν, SQ_{ν µ}) als eine pulswei­ tenmoduliert betreibbare Stromquelle ausgebildet ist.

21. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Steuervorrichtung einen Schalter um­ fasst.

22. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 21, wobei der Schalter an einem Knotenpunkt von Leitermaschen (M_ν, M_{ν µ}) angeordnet ist.

23. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Anspruche 21 oder 22, wobei der Schalter wenigstens ein Leistungshalb­ leiter-Bauelement, insbesondere einen MOSFET (161, 162) oder IGBT, umfasst.

24. Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Leiteranordnung ein die Steuervorrich­ tungen versorgendes Spannungsverteilungsnetz (174, 204) um­ fasst, das mit einer höherfrequenten Wechselspannung betreib­ bar ist.

25. Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 24, wobei eine der Steuervorrichtungen über einen potentialtrennenden Spannungsumformer (166, 206) mit dem Spannungsverteilungsnetz (174, 204) verbunden ist, der zum Erzeugen einer Gleichspan­ nung aus der höherfrequenten Wechselspannung Koppelkondensa­ toren (C_K) und wenigstens einen Brückengleichrichter (BGR) beinhaltet.