EP4265077A2 - Leiterplatte, insbesondere als primärleiter verwendbare leiterplatte - Google Patents

Leiterplatte, insbesondere als primärleiter verwendbare leiterplatte

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EP4265077A2
EP4265077A2 EP21819397.7A EP21819397A EP4265077A2 EP 4265077 A2 EP4265077 A2 EP 4265077A2 EP 21819397 A EP21819397 A EP 21819397A EP 4265077 A2 EP4265077 A2 EP 4265077A2
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EP
European Patent Office
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circuit board
printed circuit
conductor
vias
line
Prior art date
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Pending
Application number
EP21819397.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Leobald Podbielski
Steffen Braun
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H05K2201/09709Staggered pads, lands or terminals; Parallel conductors in different planes

Definitions

  • Printed circuit board in particular printed circuit board that can be used as a primary conductor
  • the invention relates to a printed circuit board, in particular a printed circuit board that can be used as a primary conductor, and a system for the inductive transmission of electrical power to a mobile part that is arranged such that it can move along a primary conductor.
  • a printed circuit board can be implemented in multiple layers and has vias.
  • a printed circuit board is known from US Pat. No. 3,757,028 A as the closest prior art.
  • a wiring structure is known from US Pat. No. 10,743,409 B1.
  • 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.
  • the object is achieved with the printed circuit board according to the features specified in claim 1 or 2 and with the system according to the features specified in claim 12 .
  • the printed circuit board which can be used in particular as a primary conductor and which has two or more layers in which conductor tracks are arranged in each case, the printed circuit board having 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, each of the electrical lines comprising conductor tracks and vias in such a way that the bundle is twisted, in particular with all electrical lines being electrically connected to one another in each of the two connection fields.
  • 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 but only the planes of the layers of the printed circuit board and the vias.
  • a primary conductor has a printed circuit board that has two or more layers in which conductor tracks are arranged, with two connection fields of the printed circuit board being connected by means of electrical lines that include conductor tracks and vias, with the conductor tracks in one Position with increasing distance to the first connection field have a monotonically decreasing distance to the first vias and have a monotonically increasing distance to the first vias in a first layer next-neighboring position with increasing distance to the first connection field.
  • 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
  • the printed circuit board has connection panels in two opposite areas, in particular end areas, which each have connections, in particular having connections arranged linearly 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 is connected by means of a respective electrical line
  • the electrical lines each comprising 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, in particular straight line of first vias have a monotonically decreasing distance, in particular until the distance disappears, ie opening into a respective first via, with one, in particular each, for it In the most closely adjacent layer of the printed circuit board, a respective, in particular each, conductor track has a monotonically increasing distance
  • 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.
  • connection or connections is/are designed in the manner of a through-contact.
  • 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.
  • 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 through-connections in the direction of movement and thereby move closer and closer to the second through-connections until they reach them.
  • the second vias are arranged one behind the other along the second 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 second through-connections in the direction of movement and thereby move closer and closer to the first through-connections until they reach them.
  • the first line is aligned parallel to the direction of movement of a handset.
  • the first line is aligned parallel to the second line.
  • the vias of the first line are evenly spaced from each other.
  • the vias of the second line are evenly spaced from one another.
  • the advantage here is that a simple design can be achieved.
  • 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.
  • the conductor tracks are made of copper-containing material.
  • the advantage here is that inexpensive mass production is made possible.
  • At least four conductor tracks are routed from the first connection panel to the first vias in the first layer, in particular and further conductor tracks are routed from the second vias to the first vias or to the second connection panel.
  • 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.
  • a strictly monotonic increase is implemented and/or instead of the monotonic increase 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.
  • the mobile part has ferrite, in particular ferrite material arranged in a U-shape, with a secondary winding wound around the ferrite, from which a arranged electrical consumers, in particular an electric motor and/or an electronic controller, 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 wherein the primary conductor is designed as an elongate current loop.
  • the advantage here is that the most cost-effective, low-loss design of the system can be achieved.
  • no or fewer supports are required for the primary conductor since a printed circuit board is much more rigid than a cable.
  • the primary conductor comprises an outgoing conductor and a return conductor, the outgoing conductor having the first circuit board having a first number of layers, the return conductor having a second circuit board according to one of the preceding claims having a second number of layers, the second number is smaller than the first number, in particular wherein the second number equals half of 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.
  • the outgoing conductor is laid parallel to the return conductor and/or the first printed circuit board is aligned parallel to the second printed circuit board.
  • the advantage here is that the laying direction can be aligned parallel to the direction of movement of the handset.
  • FIG. 1 shows a cross section through a system for contactless, in particular inductive, energy transmission, with multilayer printed circuit boards (9, 10) being used as the primary conductor.
  • FIG. 2 shows a first of the printed circuit boards 9 as a schematic example in a top view.
  • FIG. 5 shows an oblique view of the system.
  • FIG. 6 shows a cross section through the system.
  • FIG. 7 shows a region of FIG. 5 on an enlarged scale.
  • the system has an elongated primary conductor laid as an electrical current loop in a system, to which an alternating current is applied 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 and are laid parallel to the printed circuit board 10.
  • a mobile part is movably arranged parallel to the orientation of the forward conductor and/or return conductor.
  • the mobile part can therefore be moved back and forth along the printed circuit boards 9 and/or 10 .
  • the handset has a secondary winding 3 wound around a ferrite 2 .
  • 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.
  • the winding 3 is wound around the respective leg of the U and/or around the yoke of the U.
  • the carrier 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.
  • the respective printed circuit board 9 has a first connection panel 11 on 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 as possible from the connection panel 11 opposite the first connection panel 11 is removed.
  • the strip conductors which connect the two connection fields 11 are not designed in a straight line and parallel to one another.
  • 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.
  • 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.
  • the first straight line is spaced from the second straight line.
  • the electrical lines run from the first connection field 11 to the second connection field 11, each connection field 11 being formed from a plurality of connections, in particular vias, to which a wire or strand of a cable can be soldered.
  • 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 .
  • FIG. 3 shows the conductor tracks of the upper layer 30 and the lower layer 31.
  • 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 .
  • 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 .
  • the conductor tracks run differently and the frequency-related losses can thus be reduced.
  • this principle can also be applied to a printed circuit board 10 which has more than two layers.
  • 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.
  • connection panels 11 can be connected by means of electrical lines, the electrical lines in turn comprising conductor tracks and vias.
  • the conductor tracks 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.
  • 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 .
  • 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.
  • the conductor tracks are each spaced apart from one another.
  • the connections of a respective connection panel 11 may be electrically connected to one another.
  • a primary conductor having a printed circuit board that has two or more layers in which conductor tracks are arranged, with two connection fields of the printed circuit board being connected by means of electrical lines that include conductor tracks and vias, with the conductor tracks in one layer have a monotonically decreasing distance from the first vias as the distance from the first connection field increases, and have a monotonically increasing distance from the first vias as the distance from the first connection field increases in a layer that is immediately adjacent to the first layer.
  • a strictly monotonic increase is implemented instead of the monotonic increase.
  • 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.
  • the circuit boards 9 and 10 are U-shaped.
  • the yoke of the respective U extends in the direction of movement of the mobile part 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 outgoing conductor or return conductor for the system.
  • 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.
  • the inner bottom side i.e. on the inside of the yoke of the U-shaped shield 1
  • 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.
  • the circuit board 53 On the side of the circuit board 53 facing away from the yoke of the shielding 1, the circuit board 53 is fitted with holders 50, in particular connector parts, into which the end regions of the circuit boards 9 and 10 are plugged in.
  • 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.
  • 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.
  • the printed circuit boards 9 and 10 are U-shaped.
  • the printed circuit boards 9 shown and described in Figures 2 and 3 and the printed circuit boards 10 shown and described in accordance with Figure 2 together with Figure 4 are now in accordance with the design according to Figures 5 to 7 instead of the straight design shown in Figures 2 to 4 U-shaped.
  • connection panels 11 of FIGS. 2 to 4 are inserted into a respective holder 50, in particular a connector part.
  • the distance previously mentioned in FIGS. 2 to 4 is now to be understood along the U of the respective U-shaped printed circuit boards 9 and 10 .
  • the printed circuit boards 53 are only necessary in the area of the next adjacent brackets 50 and hold up to four printed circuit boards 9 and up to two printed circuit boards 10.
  • the printed circuit boards 53 therefore act not only as a power supply, but also as a mechanical holding device for the printed circuit boards 9 and 10.
  • the Printed circuit boards 53 arranged spaced apart from one another in the direction of movement hold the feed conductor created by the sequence of printed circuit boards 10 and the return conductor created by the sequence of 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 .
  • the ferrite 2 wrapped by the secondary winding 3 protrudes with its limbs into the area between the forward conductor and the return conductors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Leiterplatte, insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte, die zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass 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.

Description

Leiterplatte, insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte und ein System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils.
Es ist allgemein bekannt, dass eine Leiterplatte mehrlagig ausführbar ist und Durchkontaktierungen aufweist.
Aus der US 3 757 028 A ist als nächstliegender Stand der Technik eine Leiterplatte bekannt.
Aus der US 10 743409 B1 ist eine Verdrahtungsstruktur bekannt.
Aus der US 5 055 816 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrogeräts bekannt.
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.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Leiterplatte nach den in Anspruch 1 oder 2 und bei dem System nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung nach Anspruch 1 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 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.
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.
Wichtig ist bei der Erfindung also, dass ein Primärleiter eine Leiterplatte aufweist, 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.
Wichtige Merkmale der Erfindung nach Anspruch 2 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.
Von Vorteil ist dabei, dass die Leiterbahnen quasi verdrillt verlaufen und somit geringere Verluste auftreten, insbesondere durch Verringerung des Skineffekts und des Proximityeffekts.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Durchkontaktierungen der zweiten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Ausführung erreichbar ist. 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.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leiterbahnen aus Kupfer-haltigem Material ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Massenfertigung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in der ersten Lage mindestens vier Leiterbahnen von dem ersten Anschlussfeld zu den ersten Durchkontaktierungen geführt, 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 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 Figur 2 ist eine erste der Leiterplatten 9 beispielhaft schematisch in Draufsicht dargestellt.
In der Figur 3 sind die Leiterbahnen der beiden Lagen (30, 31) der Leiterplatte 9 schematisch dargestellt.
In der Figur 4 sind die Leiterbahnen der vier Lagen (30, 31) der anderen der Leiterplatten 10 schematisch dargestellt.
In der Figur 5 ist eine Schrägansicht des Systems dargestellt.
In der Figur 6 ist ein Querschnitt durch das System dargestellt.
In der Figur 7 ist ein Bereich der Figur 5 vergrößert dargestellt.
Wie in Figur 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.
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. 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.
Die Wicklung 3 ist um den jeweiligen Schenkel des U gewickelt und/oder um das Joch des U.
In der Figur 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.
Wie in Figur 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.
Zur Verringerung von Verlusten sind die Leiterbahnen, welche die beiden Anschlussfelder 11 verbinden, nicht geradlinig und parallel zueinander ausgeführt.
Erste Durchkontaktierungen 8 der Leiterplatte 9 sind entlang einer ersten geraden Linie aufgereiht hintereinander, welche parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausgerichtet sind.
Zweite Durchkontaktierungen 8 der Leiterplatte 9 sind entlang einer zweiten geraden Linie aufgereiht hintereinander, welche parallel zur Bewegungsrichtung des Mobilteils ausgerichtet sind.
Die erste gerade Linie ist von der zweiten geraden Linie beabstandet.
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. Die elektrischen Leitungen sind durch in jeweiligen Lagen der Leiterplatte 9 angeordnete Leiterbahnen gebildet, die mittels ersten und/oder zweiten Durchkontaktierungen 8 verbunden sind.
In Figur 3 sind die Leiterbahnen der oberen Lage 30 und der unteren Lage 31 dargestellt.
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.
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.
Somit ist also in zwei zueinander benachbarten Lagen erreicht, dass die Leiterbahnen unterschiedlich verlaufen und somit die frequenzbedingten Verluste verringerbar sind.
In entsprechender Weise ist dieses Prinzip auch auf eine Leiterplatte 10 anwendbar, welche mehr als zwei Lagen aufweist.
Wie in Figur 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.
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. 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.
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.
Innerhalb einer jeweiligen Lage sind die Leiterbahnen jeweils voneinander beabstandet. Optional dürfen aber die Anschlüsse eines jeweiligen Anschlussfeldes 11 miteinander elektrisch verbunden werden.
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.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der monotonen Zunahme eine streng monotone Zunahme realisiert. 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.
Wie in Figur 5 bis Figur 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.
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.
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.
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.
Hinsichtlich der Ausführung des Systems nach Figur 5 bis Figur 7 sind die Leiterplatten 9 und 10 U-förmig. Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte und hierzu beschriebene Leiterplatten 9 sowie die entsprechend der Figur 2 zusammen mit Figur 4 gezeigte und hierzu beschriebene Leiterplatten 10 sind statt der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten geraden Ausführung nun gemäß der Ausführung nach Figur 5 bis 7 U-förmig ausgeführt.
Die in den Figuren 2 bis 4 dargestellte, die Anschlussfelder 11 verbindende Längsrichtung ist also nun in der Ausführung nach Figur 5 bis 7 U-förmig gebogen. Die Anschlussfelder 11 der Figuren 2 bis 4 sind also bei der Ausführung nach Figur 5 bis 7 in eine jeweilige Halterung 50, insbesondere Steckverbinderteil, eingeführt. Ebenso ist der zuvor in den Figuren 2 bis 4 erwähnte Abstand nun entlang des U der jeweils U-förmigen Leiterplatten 9 und 10 zu verstehen.
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. 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.
Der von der Sekundärwicklung 3 umwickelte Ferrit 2 ragt mit seinen Schenkeln in den Bereich zwischen dem Hinleiter und den Rückleitern hinein. Bezugszeichenliste
1 Abschirmung, insbesondere U-förmige Aluminium-Abschirmung
2 Ferrit
3 Sekundärwicklung
4 Leiterbahn in der äußeren Lage, insbesondere Top-Lage
5 Leiterbahn in der äußeren Lage, insbesondere Bottom-Lage
6 Leiterbahn in Innenlage
7 Leiterbahn in Innenlage
8 Durchkontaktierung
9 zweilagige Leiterplatte
10 vierlagige Leiterplatte
11 Anschlussfeld
30 erste Lage, insbesondere Top-Lage der Leiterplatte 9
31 zweite Lage, insbesondere Bottom-Lage der Leiterplatte 9
50 Halterung
51 Mobilteil mit Ferrit 2 und Sekundärwicklung 3
52 Rolle
53 mehrlagige Leiterplatte, insbesondere vierlagige Leiterplatte

Claims

Patentansprüche:
1. Leiterplatte, insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte, die zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
2. Leiterplatte, insbesondere als Primärleiter verwendbare Leiterplatte, die zwei oder mehr Lagen aufweist, in denen jeweils Leiterbahnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass 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, insbesondere wobei in jedem der beiden Anschlussfelder alle elektrischen Leitungen miteinander elektrisch verbunden sind. - 19 -
3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschlüsse nach Art einer Durchkontaktierung ausgeführt ist oder sind.
4. Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 sind.
5. Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie parallel zur Bewegungsrichtung eines Mobilteils ausgerichtet ist, das entlang eines langgestreckt ausgeführten Primärleiters bewegbar ist, der die Leiterplatte aufweist, und/oder dass die erste Linie parallel zur zweiten Linie ausgerichtet ist.
6. Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierungen der ersten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind und/oder dass die Durchkontaktierungen der zweiten Linie gleichmäßig beabstandet voneinander sind.
7. Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie, die zweite Linie und die beiden Anschlussfelder entlang des Umfangs eines Rechtecks angeordnet sind. - 20 -
8. Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen aus Kupfer-haltigem Material ausgeführt sind.
9. Leiterplatte 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.
10. Leiterplatte 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.
11. Leiterplatte 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. - 21 -
12. System zur induktiven Übertragung von elektrischer Leistung an ein entlang eines Primärleiters bewegbar angeordneten Mobilteils, dadurch gekennzeichnet, 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 aufladbar ist, wobei der Primärleiter zumindest eine erste Leiterplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, insbesondere wobei der Primärleiter als langgestreckt verlegte Stromschleife ausgeführt ist, die einen Hinleiter und zumindest einen Rückleiter, insbesondere zwei Rückleiter, aufweist.
- 22 -
13. 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.
14. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinleiter parallel zum Rückleiter verlegt ist und/oder dass die erste Leiterplatte parallel zur zweiten Leiterplatte ausgerichtet ist.
- 23 -
15. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Bewegungsrichtung voneinander beabstandet angeordnete dritte Leiterplatten 53 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.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757028A (en) * 1972-09-18 1973-09-04 J Schlessel Terference printed board and similar transmission line structure for reducing in
US4080585A (en) * 1977-04-11 1978-03-21 Cubic Corporation Flat coil transformer for electronic circuit boards
US5055816A (en) 1989-06-26 1991-10-08 Motorola, Inc. Method for fabricating an electronic device
US5293308A (en) * 1991-03-26 1994-03-08 Auckland Uniservices Limited Inductive power distribution system
JP3351264B2 (ja) * 1996-10-16 2002-11-25 株式会社豊田自動織機 移動体の給電線重畳通信システム
DE10014954A1 (de) * 2000-03-22 2001-10-04 Lju Industrieelektronik Gmbh Elektrohängebahn mit berührungsloser Energieübertragung
US7973635B2 (en) * 2007-09-28 2011-07-05 Access Business Group International Llc Printed circuit board coil
US10743409B1 (en) 2019-06-24 2020-08-11 Innolux Corporation Wiring structure and electronic device

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