DE202016007184U1 - Coil assembly and model car with such a coil arrangement - Google Patents

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Abstract

Spulenanordnung (22) mit zumindest einem Träger (12) und zumindest einem ersten Spulenabschnitt (28a) und einem zweiten Spulenabschnitt (28b), wobei der Träger (12), welcher aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, eine sich flächig erstreckende Grundform mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite aufweist, wobei zumindest der erste Spulenabschnitt (28a) und der zweite Spulenabschnitt (28b) eine Spulenwicklung bilden, wobei der erste Spulenabschnitt (28a) auf der Oberseite und der zweite Spulenabschnitt (28b) auf der Unterseite des Trägers (12) angeordnet sind.Coil arrangement (22) with at least one carrier (12) and at least one first coil section (28a) and one second coil section (28b), wherein the carrier (12), which is made of an electrically insulating material, has a flatly extending basic shape with a At least the first coil portion (28a) and the second coil portion (28b) form a coil winding, wherein the first coil portion (28a) on the upper side and the second coil portion (28b) on the underside of the carrier (12) are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung und ein Modellauto mit einer derartigen Spulenanordnung.The invention relates to a coil assembly and a model car with such a coil assembly.

Eine Modellautorennbahn, auch Slotcar-Bahn oder Slot-Bahn (von englisch „Slot” für Schlitz) ist eine technische Vorrichtung, mit der elektrisch angetriebene Modellautos spurgeführt gefahren werden.A model car racing track, also slotcar track or slot track (from English "slot" for slot) is a technical device with which electrically driven model cars are driven track.

Die Modellautorennbahn weist eine Fahrbahn auf, die z. B. aus einer Mehrzahl zusammensteckbarer Fahrbahnteile aufgebaut werden kann. Die Fahrbahn kann zwei Spuren aufweisen, die jeweils einen Schlitz zur Führung je eines Modellautos und je zwei Stromschienen zur Stromversorgung des elektrischen Antriebs der entlang der jeweiligen Spur bewegbaren Modellfahrzeuge besitzen. Stromabnehmer der jeweiligen Modellautos stehen dabei in Kontakt mit der jeweiligen Stromschiene, um eine Übertragung elektrischer Energie zu gewährleisten. Mit je einem Handregler können Geschwindigkeit und Bremsverhalten des jeweiligen Modellautos gesteuert werden. Allerdings kann es bei z. B. Kurvenfahrten aufgrund von an den Modellautos angreifenden Fliehkräften dazu kommen, dass der Kontakt zwischen der Stromschiene und dem Stromabnehmer des Modellautos unterbrochen wird mit der Folge, dass die Energieversorgung des elektrischen Antriebs des Modellautos unterbrochen wird und das Modellauto an Geschwindigkeit verliert.The Modellautorennbahn has a roadway, the z. B. can be constructed from a plurality of plug-together roadway parts. The roadway may have two lanes each having a slot for guiding each of a model car and two busbars for powering the electric drive of the model vehicles movable along the respective lane. Current collectors of the respective model cars are in contact with the respective busbar in order to ensure transmission of electrical energy. With one hand controller each speed and braking behavior of the respective model car can be controlled. However, it can be at z. B. cornering due to acting on the model cars centrifugal forces come to the fact that the contact between the busbar and the pantograph of the model car is interrupted with the result that the power supply of the electric drive of the model car is interrupted and the model car loses speed.

Eine unterbrechungsfreie Energieversorgung kann durch eine berührungslose Energieübertragung erreicht werden. Hierfür ist jedoch eine einfach zu fertigende und wenig Bauraum in Anspruch nehmende Spulenanordnung erforderlich, die in einem Modellauto angeordnet ein Sekundärelement bzw. Spule einer Transformatoranordnung für Versorgung des Modellautos mit elektrischer Energie bildet, wobei das Primärelement der Transformatoranordnung der Fahrbahn zugeordnet ist.An uninterruptible power supply can be achieved by a non-contact power transmission. For this purpose, however, an easily manufactured and little space consuming taking coil assembly is required, which is arranged in a model car, a secondary element or coil of a transformer assembly for supplying the model car with electrical energy, wherein the primary element of the transformer assembly of the roadway is assigned.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu fertigende und wenig Bauraum in Anspruch nehmende Spulenanordnung bereitzustellen.The invention is therefore based on the object to provide an easy to manufacture and little space consuming taking coil arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spulenanordnung der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a coil arrangement of o. G. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Dazu ist es bei einer Spulenanordnung der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spulenanordnung zumindest einen Träger und zumindest einen ersten Spulenabschnitt und einen zweiten Spulenabschnitt aufweist, wobei der Träger aus einem elektrisch isolierenden Material eine sich flächig erstreckende Grundform mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite aufweist, wobei zumindest der erste Spulenabschnitt und der zweite Spulenabschnitt eine Spulenwicklung bilden, und wobei der erste Spulenabschnitt auf der Oberseite und der zweite Spulenabschnitt auf der Unterseite angeordnet sind.This is in a coil arrangement of o. G. Art provided according to the invention, that the coil arrangement comprises at least one carrier and at least a first coil section and a second coil section, wherein the carrier of an electrically insulating material has a flat extending basic shape with an upper side and a top side opposite the underside, wherein at least the first coil section and the second coil section form a coil winding, and wherein the first coil section is disposed on the upper side and the second coil section is disposed on the lower side.

Dies hat den Vorteil, dass so eine besonders kompakte und dabei wenig Bauraum in Anspruch nehmende Spulenanordnung bereitgestellt wird. Ferner wird durch die jeweils flächige Ausbildung der ersten und zweiten Spulenabschnitte auf der Ober- bzw. Unterseite des Trägers die Fertigung der Spulenanordnung vereinfacht, da hierfür Planar- oder Dickschichttechniken verwendet werden können.This has the advantage that a particularly compact and at the same time little space-consuming coil arrangement is provided. Furthermore, the manufacture of the coil arrangement is simplified by the planar configuration of the first and second coil sections on the top or bottom of the carrier, since planar or thick-film techniques can be used for this purpose.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Trägerelement einen Ferritkern auf. Hierdurch wird das Magnetfeld gebündelt und konzentriert, so dass die Effizienz der berührungslosen Energieübertragung gesteigert ist.According to a preferred embodiment, the carrier element has a ferrite core. As a result, the magnetic field is concentrated and concentrated, so that the efficiency of the contactless energy transfer is increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Trägerelement einen ersten Leiterplattenabschnitt und einen zweiten Leiterplattenabschnitt auf, wobei eine Oberseite des ersten Leiterplattenabschnitts die Oberseite des Trägerelements und eine Unterseite des zweiten Leiterplattenabschnitts die Unterseite des Trägerelements bildet. Somit können aus preiswerten und leicht zu bearbeiteten Leiterplattenmaterial die beiden Leiterplattenabschnitte gebildet werden, wobei die ersten und zweiten Spulenabschnitte durch Ätzen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, wie z. B. einer Kupferbeschichtung, hergestellt werden können.According to a further preferred embodiment, the carrier element has a first printed circuit board section and a second printed circuit board section, wherein an upper side of the first printed circuit board section forms the upper side of the carrier element and a lower side of the second printed circuit board section forms the underside of the carrier element. Thus, from inexpensive and easy-to-process printed circuit board material, the two circuit board sections are formed, wherein the first and second coil sections by etching an electrically conductive coating, such as. As a copper coating, can be produced.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich Verbindungsleitungen durch den ersten Leiterplattenabschnitt und den zweiten Leiterplattenabschnitt, um den ersten Spulenabschnitt mit dem zweiten Spulenabschnitt elektrisch zu verbinden.According to another preferred embodiment, connection lines extend through the first circuit board section and the second circuit board section to electrically connect the first coil section to the second coil section.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Unterseite des ersten Leiterplattenabschnitts auf einer Oberseite des Ferritkerns angeordnet und eine Oberseite des zweiten Leiterplattenabschnitts ist auf einer Unterseite des Ferritkerns angeordnet. So kann eine Spulenanordnung mit einer besonders kompakter Bauform bereitgestellt werden.According to a further preferred embodiment, a lower side of the first printed circuit board section is arranged on an upper side of the ferrite core, and an upper side of the second printed circuit board section is arranged on a lower side of the ferrite core. Thus, a coil arrangement can be provided with a particularly compact design.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden weitere Spulenabschnitte zumindest drei bis acht, insbesondere fünf, Spulenwicklungen. So kann eine besonders leistungsfähige Spulenanordnung bereitgestellt werden, um eine besonders effiziente Energieübertragung zu gewährleisten. According to a further preferred embodiment, further coil sections form at least three to eight, in particular five, coil windings. Thus, a particularly powerful coil arrangement can be provided to ensure a particularly efficient energy transfer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein Schraubenvektor der Spulenanordnung im Wesentlichen in der Ebene des Trägers. So kann eine besonders wirkungsvolle und damit effiziente Kopplung der Spulenanordnung als Sekundärelement einer Transformatoranordnung mit einem Sekundärelement erreicht werden, wenn das Primärelement eine sich in Fahrtrichtung des Modellfahrzeug längserstreckende Stromschiene ist bzw. umfasst.According to a further preferred embodiment of the invention, a helical vector of the coil arrangement lies substantially in the plane of the carrier. Thus, a particularly effective and therefore efficient coupling of the coil arrangement as a secondary element of a transformer arrangement with a secondary element can be achieved if the primary element is or extends in the direction of travel of the model vehicle.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Trägerelement eine erste Erstreckungsrichtung auf, die sich zwischen den beiden Spulenabschnitten erstreckt, eine zweite Erstreckungsrichtung auf, die rechtwinkelig zur ersten Erstreckungsrichtung ist, und eine dritte Erstreckungsrichtung auf, die rechtwinkelig zur ersten Erstreckungsrichtung und zur zweiten Erstreckungsrichtung ist, wobei sich ein Schraubenvektor der Spulenanordnung im Wesentlichen in Richtung der zweiten Erstreckungsrichtung und/oder der dritten Erstreckungsrichtung erstreckt. So kann eine derartige Spulenanordnung besonders wenig Bauraum in einem Modellfahrzeug in Anspruch nehmend angeordnet werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the carrier element has a first extension direction extending between the two coil sections, a second extension direction which is perpendicular to the first extension direction, and a third extension direction which is perpendicular to the first extension direction and to the second extension direction is, wherein a screw vector of the coil assembly extends substantially in the direction of the second extension direction and / or the third extension direction. Thus, such a coil arrangement can be arranged taking up very little installation space in a model vehicle.

Ferner gehört zur Erfindung ein Modellauto mit einer derartigen Spulenanordnung.Further, the invention includes a model car with such a coil assembly.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in

1 in schematischer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Modellautorennbahn, 1 a schematic sectional view of an embodiment of a model car racing track according to the invention,

2 in schematischer Darstellung eine Transformatoranordnung, die in der in 1 dargestellten Modellautorennbahn Verwendung findet, 2 a schematic representation of a transformer arrangement, which in the in 1 used model car racing track,

3 eine oberseitige Ansicht des in 2 dargestellten ersten Trägerelements, 3 a top-side view of the in 2 illustrated first support member,

4 eine unterseitige Ansicht des in 2 dargestellten zweiten Trägerelements, 4 a bottom view of the in 2 illustrated second support element,

5 ein Betriebsszenario der in 1 dargestellten Modellautorennbahn, 5 an operating scenario of in 1 model car racing track shown,

6 eine erste Verschaltungsvariante von Stromschienen einer zwei Spuren aufweisenden Fahrbahn, 6 a first Verschaltungsvariante of busbars of a two-lane roadway,

7 eine zweite Verschaltungsvariante von Stromschienen einer zwei Spuren aufweisenden Fahrbahn, und 7 a second Verschaltungsvariante of busbars of a two-lane roadway, and

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Modellautorennbahn mit einer Fahrbahn mit einer Stromschiene für jede Spur der mehrere Spuren aufweisenden Fahrbahn. 8th a further embodiment of a model car racing track according to the invention with a roadway with a bus bar for each lane of the multi-lane roadway.

In 1 ist eine Modellautorennbahn 2, auch Slotcar-Bahn oder Slot-Bahn (von englisch Slot für „Schlitz”), dargestellt.In 1 is a model car racing track 2 , Slotcar-Bahn or Slot-Bahn (from English slot for "slot"), shown.

Die Modellautorennbahn 2 weist eine aus einer Mehrzahl von zusammensteckbaren Fahrbahnteilen aufgebaute Fahrbahn 4 mit im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Spuren 6a, 6b für je ein Modellauto 10 auf. Dargestellt ist in 1 lediglich ein Modellauto 10.The model car racecourse 2 has a roadway constructed from a plurality of roadway parts which can be joined together 4 with two tracks in the present embodiment 6a . 6b for each model car 10 on. Is shown in 1 just a model car 10 ,

Die Fahrbahn 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine jeder Spur 6a, 6b zugeordnete Vertiefung (Nut) 8a, 8b auf, die bzgl. der jeweiligen Spur 6a, 6b mittig angeordnet ist und in die ein Führungselement 30, wie z. B. ein Führungsstift, des Modellautos 10 eingreifen kann und so eine Führung des Modellautos 10 entlang der jeweiligen Spur, hier der Spur 6a bewirkt.The roadway 4 In the present embodiment, each has one track each 6a . 6b assigned recess (groove) 8a . 8b on, regarding the respective track 6a . 6b is arranged centrally and into which a guide element 30 , such as As a guide pin, the model car 10 can intervene and so a leadership of the model car 10 along the respective track, here the track 6a causes.

Ferner weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Fahrbahn 4 jeweils zwei beidseitig der jeweiligen Vertiefung 8a, 8b angeordnete Stromschienen 14a, 14b, 14c, 14d auf, die der ersten Spur 6a bzw. der zweiten Spur 6b zugeordnet sind. Die erste und zweite Stromschiene 14a, 14b, 14c, 14d weisen ein im Querschnitt u-förmiges Profil auf und sind in weitere Vertiefungen der Fahrbahn 4 eingepresst.Furthermore, in the present embodiment, the roadway 4 two each on both sides of the respective recess 8a . 8b arranged busbars 14a . 14b . 14c . 14d on, the first track 6a or the second track 6b assigned. The first and second busbar 14a . 14b . 14c . 14d have a cross-sectionally U-shaped profile and are in further depressions of the roadway 4 pressed.

Die Stromschienen 14a, 14b, 14c, 14d sind jeweils einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Ferner sind die Stromschienen 14a, 14b, 14c, 14d aus einem magnetischen Material gefertigt. So kann das Modellauto 10 mit einem Dauermagneten (nicht dargestellt), der mit den Stromschienen 14a, 14b wechselwirkt, durch Magnetkraft in der Spur 6a gehalten werden.The busbars 14a . 14b . 14c . 14d are each formed in one piece and of uniform material. Furthermore, the busbars 14a . 14b . 14c . 14d made of a magnetic material. So can the model car 10 with a permanent magnet (not shown) connected to the busbars 14a . 14b interacts by magnetic force in the track 6a being held.

Wie noch später erläutert wird, bilden die beiden Stromschienen-Paare 14a, 14b bzw. 14c, 14d ein Primärelement 18 einer Transformatoranordnung 16 zur berührungslosen Energieübertragung zu dem Modellauto 10.As will be explained later, the two busbar pairs form 14a . 14b respectively. 14c . 14d a primary element 18 a transformer arrangement 16 for non-contact power transmission to the model car 10 ,

Zur Transformatoranordnung 16 zur berührungslosen Energieübertragung zu dem Modellauto 10 gehört ferner ein dem Modellauto 10 zugeordnetes Sekundärelement 20 zum Einkoppeln von dem von dem Primärelement 18 erzeugten elektromagnetischen Feld.To the transformer arrangement 16 for non-contact power transmission to the model car 10 also belongs to the model car 10 associated secondary element 20 for coupling that of the primary element 18 generated electromagnetic field.

Das Sekundärelement 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Spulenanordnung 22.The secondary element 20 is a coil arrangement in the present embodiment 22 ,

Neben der Übertragung von Betriebsenergie können mit der Transformatoranordnung 16 auch Steuersignale, z. B. zum Beschleunigen oder Abbremsen des Modellautos 10, übertragen werden, z. B. indem diese Steuersignale mit einer höheren Frequenz aufmoduliert und modellautoseitig wieder herausgefiltert werden.In addition to the transmission of operating power can with the transformer assembly 16 also control signals, eg. B. for accelerating or Braking the model car 10 , be transmitted, z. B. by modulating these control signals with a higher frequency and model car side filtered out again.

Es wird nun zusätzlich auf die 2 Bezug genommen, die aus Gründen der Einfachheit nur die erste Spur 6a der beiden Spuren 6a, 6b zeigt. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten jedoch analog auch für die zweite Spur 6b mit der Vertiefung 8b und den Stromschienen 14c und 14d.It will now be added to the 2 With reference to simplicity, only the first track 6a of the two tracks 6a . 6b shows. However, the following explanations apply analogously to the second track 6b with the recess 8b and the busbars 14c and 14d ,

Die 2 zeigt, dass sowohl die Vertiefung 8a als auch die beiden Stromschienen 14a, 14b jeweils eine in Fahrrichtung entlang der Spur 6a weisende Haupterstreckungsrichtung H aufweisen, in deren Richtung ihre Abmessungen deutlich größer als in Richtung der anderen Erstreckungsrichtungen sind.The 2 shows that both the recess 8a as well as the two busbars 14a . 14b one in the direction of travel along the track 6a pointing main extension direction H, in the direction of their dimensions are significantly larger than in the direction of the other extension directions.

Ferner zeigt die 2, dass die Spulenanordnung 22 einen Träger 12 aufweist. Der Träger 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes Trägerelement 24a und ein zweites Trägerelement 24b sowie einen zwischen dem ersten Trägerelement 24a und dem zweiten Trägerelement 24b angeordneten Ferritkern 26 auf.Furthermore, the shows 2 in that the coil arrangement 22 a carrier 12 having. The carrier 12 has in the present embodiment, a first carrier element 24a and a second carrier element 24b and one between the first support member 24a and the second support member 24b arranged ferrite core 26 on.

Das erste Trägerelement 24a und das zweiten Trägerelement 24b sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils Leiterplatten. Die Leiterplatten weisen eine sich flächig erstreckende Grundform, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine quaderförmige Grundform, mit jeweils einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite auf. Sie bestehen jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material und darauf angeordneten Leiterbahnen. Als isolierendes Material ist z. B. faserverstärkter Kunststoff üblich. Die Leiterbahnen werden z. B. aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt, die zuvor auf das isolierende Material aufgebracht wurde.The first carrier element 24a and the second carrier element 24b are each printed circuit boards in the present embodiment. The printed circuit boards have a flat basic shape, in the present embodiment, a cuboidal basic shape, each with an upper side and an upper side opposite the underside. They each consist of an electrically insulating material and conductor tracks arranged thereon. As an insulating material is z. B. fiber reinforced plastic usual. The tracks are z. B. etched from a thin layer of copper, which was previously applied to the insulating material.

Leiterbahnen auf der Oberseite des ersten Trägerelements 24a bilden im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von ersten Spulenabschnitten 28a, während weitere Leiterbahnen auf der Unterseite des zweiten Trägerelements 24b im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von zweiten Spulenabschnitten 28b bilden. Jeweils einer der ersten Spulenabschnitte 28a und der zweiten Spulenabschnitte 28b bilden zusammen je eine Spulenwicklung der Spulenanordnung 20.Conductor tracks on the top of the first carrier element 24a form in the present embodiment, a plurality of first coil sections 28a while other traces on the underside of the second support member 24b in the present embodiment, a plurality of second coil sections 28b form. In each case one of the first coil sections 28a and the second coil sections 28b together form one coil winding of the coil assembly 20 ,

Hierzu sind Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) vorgesehen, die sich durch das erste Trägerelement 24a und das zweite Trägerelement 24b erstrecken und die jeweiligen ersten Spulenabschnitte 28a mit dem jeweiligen zweiten Spulenabschnitt 28b elektrisch leitend verbinden. So bilden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spulenabschnitte 28a, 28b drei Spulenwicklungen. Es können aber auch fünf bis acht Spulenwicklungen sein.For this purpose, connection lines (not shown) are provided which extend through the first carrier element 24a and the second support member 24b extend and the respective first coil sections 28a with the respective second coil section 28b connect electrically conductive. Thus, in the present embodiment form the coil sections 28a . 28b three coil windings. But it can also be five to eight coil windings.

Ferner zeigt die 2, dass an einer Unterseite des ersten Trägerelements 24a der Ferritkern 26 mit seiner Oberseite und der Unterseite des Ferritkerns 26 eine Oberseite des zweiten Trägerelements 24b angeordnet ist.Furthermore, the shows 2 in that on an underside of the first carrier element 24a the ferrite core 26 with its top and bottom of the ferrite core 26 an upper side of the second carrier element 24b is arranged.

Der Ferritkern 26 ist ein Bauteil aus Ferrit, das als Kern der Spulenanordnung 22 deren Induktivität erhöht oder das magnetische Feld führt. Unter Ferrite werden dabei Werkstoffe verstanden, die elektrisch schlecht oder nicht leitende ferrimagnetische keramische Werkstoffe aus dem Eisenoxid Hämatit (Fe2O3), Magnetit (Fe3O4) und/oder aus weiteren Metalloxiden sind. Je nach Zusammensetzung sind Ferrite hartmagnetisch oder weichmagnetisch.The ferrite core 26 is a component made of ferrite, which is the core of the coil assembly 22 whose inductance increases or the magnetic field leads. By ferrites are meant materials which are electrically poor or non-conductive ferrimagnetic ceramic materials of the iron oxide hematite (Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ) and / or other metal oxides. Depending on the composition, ferrites are hard magnetic or soft magnetic.

Die durch die jeweiligen ersten Spulenabschnitte 28a und zweiten Spulenabschnitte 28b gebildeten Spulenwicklungen weisen einen Schraubenvektor S auf, der, wie in 1 dargestellt, im Wesentlichen in der Ebene des Trägers 12 liegt und die schraubenförmige Ausbildung der Spulenwicklungen der Spulenanordnung 22 beschreibt.The through the respective first coil sections 28a and second coil sections 28b formed coil windings have a screw vector S, which, as in 1 shown substantially in the plane of the wearer 12 lies and the helical formation of the coil windings of the coil assembly 22 describes.

Zu erkennen ist ferner, dass der Schraubenvektor S im Wesentlichen im rechten Winkel zur Haupterstreckungsrichtung H der Stromschienen 14a, 14b angeordnet ist.It can also be seen that the screw vector S is essentially at right angles to the main extension direction H of the conductor rails 14a . 14b is arranged.

Des Weiteren zeigt die 2, dass der Träger 12 eine erste Erstreckungsrichtung I, eine zweite Erstreckungsrichtung II und eine dritte Erstreckungsrichtung III hat.Furthermore, the shows 2 that the carrier 12 a first extension direction I, a second extension direction II and a third extension direction III.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die erste Erstreckungsrichtung I in Höhenrichtung Z zwischen dem ersten Trägerelement 24a und dem zweiten Trägerelement 24b. Im rechten Winkel erstreckt sich zur ersten Erstreckungsrichtung I die zweite Erstreckungsrichtung II in Richtung des Schraubenvektors S bzw. in Breitenrichtung Y. Ferner erstreckt sich im rechten Winkel zur ersten Erstreckungsrichtung I und zur zweite Erstreckungsrichtung II die dritte Erstreckungsrichtung III in Richtung der Haupterstreckungsrichtung H bzw. in Tiefenrichtung X.In the present exemplary embodiment, the first extension direction I extends in the height direction Z between the first carrier element 24a and the second support member 24b , At right angles to the first direction of extension I extends the second direction of extension II in the direction of the screw vector S or in the width direction Y. Further extends at right angles to the first direction of extension I and the second extension direction II, the third extension direction III in the direction of the main extension direction H or in the depth direction X.

Der Träger 12, das erste Trägerelement 24a, das zweite Trägerelement 24b und der Ferritkern 26 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Richtung der zweiten Erstreckungsrichtung II und der dritten Erstreckungsrichtung III jeweils deutlich größere Abmessungen als in Richtung der ersten Erstreckungsrichtung I auf. Mit anderen Worten, weisen sie jeweils eine quaderförmige, insbesondere eine plattenförmige Grundform auf.The carrier 12 , the first carrier element 24a , the second carrier element 24b and the ferrite core 26 have in the present embodiment in the direction of the second extension direction II and the third extension direction III each have significantly larger dimensions than in the direction of the first extension direction I. In other words, they each have a cuboid, in particular a plate-shaped basic shape.

Es wird nun zusätzlich auf die 3 und 4 Bezug genommen. It will now be added to the 3 and 4 Referenced.

Die 3 und 4 zeigen, dass die ersten Spulenabschnitte 28a und die zweiten Spulenabschnitte 28b eine langgestreckte Form aufweisen, d. h. ihre jeweiligen Abmessungen in Richtung der dritten Erstreckungsrichtung III sind größer als in Richtung der zweiten Erstreckungsrichtung II. Ferner verlaufen die ersten Spulenabschnitte 28a und die zweiten Spulenabschnitte 28b unter einem Winkel zur zweiten Erstreckungsrichtung II, der ungleich einem rechten Winkel ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verlaufen die ersten Spulenabschnitte 28a und die zweiten Spulenabschnitte 28b unter einem Winkel von 75° bis 85° bzw. 95° bis 110° zur zweiten Erstreckungsrichtung II.The 3 and 4 show that the first coil sections 28a and the second coil sections 28b have an elongated shape, ie their respective dimensions in the direction of the third extension direction III are greater than in the direction of the second extension direction II. Furthermore, the first coil sections 28a and the second coil sections 28b at an angle to the second extension direction II, which is not equal to a right angle. In the present embodiment, the first coil sections extend 28a and the second coil sections 28b at an angle of 75 ° to 85 ° and 95 ° to 110 ° to the second direction of extent II.

So wird eine besonders kompakte und dabei wenig Bauraum in Anspruch nehmende Spulenanordnung 22 bereitgestellt. Ferner wird durch die jeweils flächige Ausbildung der ersten Spulenabschnitte 28a und zweiten Spulenabschnitt 28b auf der Ober- bzw. Unterseite des Trägers 12 die Fertigung der Spulenanordnung 22 vereinfacht, da hierfür Planar- oder Dickschichttechniken verwendet werden können.Thus, a particularly compact and at the same time little space consuming coil arrangement 22 provided. Furthermore, by the respective planar configuration of the first coil sections 28a and second coil section 28b on the top or bottom of the carrier 12 the manufacture of the coil assembly 22 simplified, since this planar or thick film techniques can be used.

Es wird unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 5 der Betrieb der Modellautorennbahn 2 erläutert, wobei aus Gründen der Einfachheit von dem Primärelement 18 nur die erste Stromschiene 14a von den beiden Stromschienen 14a, 14b der ersten Spur 6a dargestellt ist.It is with additional reference to the 5 the operation of the model car racing track 2 explained, for reasons of simplicity of the primary element 18 only the first busbar 14a from the two busbars 14a . 14b the first track 6a is shown.

Im Betrieb wird die Stromschiene 14a von einem Wechselstrom mit einer Frequenz von 400 kHz durchströmt. Es bildet sich um die Stromschienen 14a ein Magnetfeld M mit sich in Form um die Stromschiene 14a erstreckenden konzentrischen Feldlinien aus. Der Verlauf der Feldlinien kann durch einen Rotationsvektor R beschrieben werden, der Senkrecht auf der Ebene steht, die von den Feldlinien beschrieben wird.In operation, the busbar 14a flows through an alternating current with a frequency of 400 kHz. It forms around the busbars 14a a magnetic field M in the form of the busbar 14a extending concentric field lines. The course of the field lines can be described by a rotation vector R which is perpendicular to the plane described by the field lines.

Die Feldlinien durchsetzen das Sekundärelement 20 bzw. die Spulenanordnung 22 und Erzeugen durch Induktion eine elektrische Spannung in dem Sekundärelement 20. Die in das Sekundärelement 20 induzierte elektrische Spannung kann dann zur Versorgung eines elektrischen Antriebs des Modellautos 10 verwendet werden, damit sich das Modellauto 10 in durch die Haupterstreckungsrichtung H der Vertiefung 8 bzw. der Stromschiene 14a vorgegebene Fahrtrichtung F bewegen kann. Somit stehen die Fahrtrichtung F und der Rotationsvektor R im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zueinander. Unter im Wesentlichen wird dabei innerhalb von überblichen Fertigungstoleranzen verstanden.The field lines enforce the secondary element 20 or the coil arrangement 22 and generating by induction an electrical voltage in the secondary element 20 , The in the secondary element 20 induced voltage can then be used to power an electric drive of the model car 10 used to make the model car 10 in through the main extension direction H of the recess 8th or the busbar 14a predetermined direction of travel F can move. Thus, the direction of travel F and the rotation vector R are substantially at a right angle to each other. Substantially this is understood to mean within customary manufacturing tolerances.

Eine Regulierung der Geschwindigkeit des Modellautos 10 kann dabei durch eine Veränderung der Stromstärke des elektrischen Stromes erfolgen, der durch die Stromschienen 14a, 14b fließt.A regulation of the speed of the model car 10 can be done by changing the current intensity of the electric current through the busbars 14a . 14b flows.

Aufgrund der berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie können Kontaktunterbrechungen wie beim Stand der Technik nicht mehr zur Unterbrechung der Versorgung mit elektrischer Energie führen.Due to the non-contact transmission of electrical energy contact interruptions as in the prior art can no longer lead to the interruption of the supply of electrical energy.

Neben der in 1 dargestellten ersten Spur 6a ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Spur 6b für ein zweites Modellauto (nicht dargestellt) vorgesehen, die den gleichen Aufbau wie die erste Spur 6a aufweist. Um jedoch Interferenzen zwischen zwei Modellautos 10 und damit Störungen bei der Energieübertragung so weit wie möglich zu vermeiden werden die Stromschienen 14c, 14d der zweiten Spur 6b von einem elektrischen Strom mit einer Frequenz durchströmt, die mindestens eineinhalb mal so hoch wie die erste Frequenz ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die zweite Frequenz 600 kHz.In addition to the in 1 shown first track 6a is the second track in the present embodiment 6b for a second model car (not shown) provided, which have the same structure as the first track 6a having. However, interference between two model cars 10 and thus to avoid disturbances in the energy transfer as much as possible, the busbars 14c . 14d the second lane 6b flows through an electric current at a frequency which is at least one and a half times as high as the first frequency. In the present embodiment, the second frequency is 600 kHz.

Es wird nun zusätzlich auf die 6 und 7 Bezug genommen, die Verschaltungsvarianten der zwei Stromschienen 14a, 14b, 14c, 14d beispielhaft anhand der ersten Spur 6a der beiden Spuren 6a, 6b der Fahrbahn 4 zeigen.It will now be added to the 6 and 7 With reference to the wiring variants of the two busbars 14a . 14b . 14c . 14d by way of example based on the first track 6a of the two tracks 6a . 6b the roadway 4 demonstrate.

Die 6 zeigt eine erste Verschaltungsvariante, bei der die beiden Stromschienen 14a, 14b der ersten Spur 6a elektrisch parallel geschaltet sind. So kann der doppelte Leitungsquerschnitt der beiden Stromschienen 14a, 14b genutzt werden, so dass eine Verdoppelung der Stromstärke möglich wird, mit der die Stromschienen 14a, 14b beaufschlagt werden.The 6 shows a first Verschaltungsvariante, in which the two busbars 14a . 14b the first track 6a are electrically connected in parallel. So can the double wire cross-section of the two busbars 14a . 14b be used so that a doubling of the current is possible with the busbars 14a . 14b be charged.

Die 7 zeigt eine zweite Verschaltungsvariante, bei der die beiden Stromschienen 14a, 14b der ersten Spur 6a elektrisch in Reihe geschaltet sind. So bilden die beiden Stromschienen 14a, 14b eine Doppelleiterschleife, so dass die Effizienz der Energieübertragung verbessert wird.The 7 shows a second Verschaltungsvariante, in which the two busbars 14a . 14b the first track 6a are electrically connected in series. This is how the two busbars form 14a . 14b a double conductor loop, so that the efficiency of energy transfer is improved.

Es wird nun auf 8 Bezug genommen.It will be up now 8th Referenced.

Dargestellt ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrbahn 4' die im Unterschied zur in 1 dargestellten Fahrbahn 4 lediglich zwei Vertiefungen 8a, 8b aufweist, in die jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stromschiene 14a', 14b' eingesetzt ist.Shown is a second embodiment of a roadway 4 ' unlike in 1 shown roadway 4 only two wells 8a . 8b has, in each case a further embodiment of a busbar 14a ' . 14b ' is used.

Der Aufbau der Stromschienen 14a', 14b' gemäß dieses Ausführungsbeispiels wird anhand der der zweiten Spur 6b zugeordneten Stromschiene 14b' erläutert.The structure of the busbars 14a ' . 14b ' according to this embodiment is based on the second track 6b associated busbar 14b ' explained.

Die Stromschiene 14b' weist ein u-förmiges Profil mit einem Nutgrund 32 und zwei sich an den Nutgrund 32 anschließende Flansche 34 auf, die sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel erstrecken. An jeden der Flansche 34 schließt sich je eine Zunge 36 an, die sich in die Ebene der Oberfläche der Fahrbahn 4' erstreckt.The busbar 14b ' has a U-shaped profile with a groove bottom 32 and two at the bottom of the groove 32 subsequent flanges 34 on, which extend in parallel in the present embodiment. To each of the flanges 34 Each tongue closes 36 attached to the plane of the surface of the roadway 4 ' extends.

Die Stromschienen 14a', 14b' gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Ferner sind die Stromschienen 14a', 14b' gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem magnetischen Material gefertigt. So kann auch hier das Modellauto 10 mit einem Dauermagneten (nicht dargestellt), der mit der Stromschiene 14a' wechselwirkt, durch Magnetkraft in der Spur 6a gehalten werden. Dabei stellen insbesondere die beiden Zungen 36 eine vergrößerte Angriffsfläche für die Magnetkraft bereit, so dass ein verkleinerter Magnet in das Modellauto 10 eingesetzt werden kann, der weniger Bauraum in Anspruch nimmt.The busbars 14a ' . 14b ' according to this embodiment are each formed in one piece and of the same material. Furthermore, the busbars 14a ' . 14b ' made of a magnetic material according to this embodiment. So can the model car here 10 with a permanent magnet (not shown) connected to the busbar 14a ' interacts by magnetic force in the track 6a being held. In particular, put the two tongues 36 an enlarged attack surface for the magnetic force ready, so that a smaller magnet in the model car 10 can be used, which takes up less space.

Ferner sind die beiden Stromschienen 14a' 14b' derart in die jeweiligen Vertiefungen/Nuten 8a, 8b eingesetzt, dass die u-förmige Stromschienen 14a', 14b' sich nach oben öffnen, so dass das Führungselement 30, wie z. B. ein Stift des Modellautos 10, in die u-förmige Stromschiene 14a' eingreifen kann, um so dass Modellauto 10 entlang der durch die Vertiefung 8a definierten Spur 6a zu führen. Somit weist diese Fahrbahn 4' einen besonders einfachen Aufbau mit nur einer, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittig angeordneten Stromschiene 14a', 14b' für jede der Spuren 6a, 6b auf, wobei die Stromschienen 14a', 14b' jeweils eine Doppelfunktion haben, nämlich als Stromschiene und als Führungsnut für das Modellauto zu dienen.Furthermore, the two busbars 14a ' 14b ' such in the respective recesses / grooves 8a . 8b used that the u-shaped busbars 14a ' . 14b ' to open up, leaving the guide element 30 , such as B. a pin of the model car 10 into the U-shaped busbar 14a ' can intervene so that model car 10 along the through the depression 8a defined track 6a respectively. Thus, this roadway 4 ' a particularly simple construction with only one, in the present embodiment, centrally arranged busbar 14a ' . 14b ' for each of the tracks 6a . 6b on, with the busbars 14a ' . 14b ' each have a dual function, namely to serve as a busbar and as a guide groove for the model car.

Claims (9)

Spulenanordnung (22) mit zumindest einem Träger (12) und zumindest einem ersten Spulenabschnitt (28a) und einem zweiten Spulenabschnitt (28b), wobei der Träger (12), welcher aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, eine sich flächig erstreckende Grundform mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite aufweist, wobei zumindest der erste Spulenabschnitt (28a) und der zweite Spulenabschnitt (28b) eine Spulenwicklung bilden, wobei der erste Spulenabschnitt (28a) auf der Oberseite und der zweite Spulenabschnitt (28b) auf der Unterseite des Trägers (12) angeordnet sind.Coil arrangement ( 22 ) with at least one carrier ( 12 ) and at least a first coil section ( 28a ) and a second coil section ( 28b ), the carrier ( 12 ), which is made of an electrically insulating material, has a flatly extending basic shape with an upper side and an upper side opposite the underside, wherein at least the first coil section ( 28a ) and the second coil section ( 28b ) form a coil winding, wherein the first coil section ( 28a ) on the upper side and the second coil section ( 28b ) on the underside of the carrier ( 12 ) are arranged. Spulenanordnung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) einen Ferritkern (26) aufweistCoil arrangement ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the carrier ( 12 ) a ferrite core ( 26 ) having Spulenanordnung (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) einen ersten Leiterplattenabschnitt und einen zweiten Leiterplattenabschnitt aufweist, wobei eine Oberseite des ersten Leiterplattenabschnitts die Oberseite des Trägers (12) und eine Unterseite des zweiten Leiterplattenabschnitts die Unterseite des Trägers (12) bildet.Coil arrangement ( 22 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier ( 12 ) has a first printed circuit board section and a second printed circuit board section, wherein an upper side of the first printed circuit board section covers the upper side of the carrier ( 12 ) and an underside of the second printed circuit board section the underside of the carrier ( 12 ). Spulenanordnung (22) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsleitungen sich durch den ersten Leiterplattenabschnitt und den zweiten Leiterplattenabschnitt erstrecken, um den ersten Spulenabschnitt (28a) mit dem zweiten Spulenabschnitt (28b) elektrisch zu verbinden.Coil arrangement ( 22 ) according to claim 3, characterized in that connecting lines extend through the first printed circuit board portion and the second printed circuit board portion to the first coil portion ( 28a ) with the second coil section ( 28b ) electrically connect. Spulenanordnung (22) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterseite des ersten Leiterplattenabschnitt auf einer Oberseite des Ferritkerns (26) angeordnet ist und eine Oberseite des zweiten Leiterplattenabschnitts auf einer Unterseite des Ferritkerns (26) angeordnet ist.Coil arrangement ( 22 ) according to claim 3 or 4, characterized in that an underside of the first printed circuit board section on an upper side of the ferrite core ( 26 ) and an upper side of the second printed circuit board section on a lower side of the ferrite core ( 26 ) is arranged. Spulenanordnung (22) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Spulenabschnitte zumindest drei bis acht, insbesondere fünf, Spulenwicklungen bilden.Coil arrangement ( 22 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that further coil sections form at least three to eight, in particular five, coil windings. Spulenanordnung (22) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schraubenvektor (S) der Spulenanordnung (22) im Wesentlichen in der Ebene des Trägers (12) liegt.Coil arrangement ( 22 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a helical vector (S) of the coil arrangement ( 22 ) substantially in the plane of the carrier ( 12 ) lies. Spulenanordnung (22) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) eine erste Erstreckungsrichtung (I) aufweist, die sich zwischen den beiden Spulenabschnitten (28a, 28b) erstreckt, eine zweite Erstreckungsrichtung (II) aufweist, die rechtwinkelig zur ersten Erstreckungsrichtung (I) ist, und eine dritte Erstreckungsrichtung (III) aufweist, die rechtwinkelig zur ersten Erstreckungsrichtung (I) und zur zweiten Erstreckungsrichtung (II) ist, wobei sich ein Schraubenvektor (S) der Spulenanordnung (22) im Wesentlichen in Richtung der zweiten Erstreckungsrichtung (II) und/oder der dritten Erstreckungsrichtung (III) erstreckt.Coil arrangement ( 22 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 12 ) has a first extension direction (I) which extends between the two coil sections ( 28a . 28b ), a second extension direction (II) which is perpendicular to the first extension direction (I), and a third extension direction (III) which is perpendicular to the first extension direction (I) and the second extension direction (II), wherein a Screw vector (S) of the coil arrangement ( 22 ) extends substantially in the direction of the second extension direction (II) and / or the third extension direction (III). Modellauto (10) mit einer Spulenanordnung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Model car ( 10 ) with a coil arrangement ( 22 ) according to any one of the preceding claims.
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R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CARRERA TOYS GMBH, AT

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R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
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