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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht Priorität der am 2. Juli 2014 eingereichten, nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 14/322.253 mit dem Titel „Induktive Power Transmission Geometry”, deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf induktive Stromübertragung und insbesondere auf eine Geometrie zur induktiven Stromübertragung, bei der eine innere induktive Spule in einer äußeren induktiven Spule positioniert wird.
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HINTERGRUND
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Elektronische Geräte werden mit Strom betrieben. Zum Beispiel funktionieren elektronische Geräte wie Laptops, Desktop-Computer, Mobiltelefone, Smartphones, mobile Computer, Tablets, tragbare Geräte, Multimedia-Festplatten, elektronische Stifte, Kopfhörer, Headsets, elektronische Küchengeräte und andere ähnliche elektronische Geräte mit Strom.
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Einige elektronische Geräte können Strom für ihren Betrieb und/oder zum Speichern für einen späteren Vorgang mittels einer Kabelverbindung mit einem anderen elektronischen Gerät und/oder einer Stromquelle wie einer Wechselstromsteckdose gewinnen. Solch eine Kabelverbindung kann freiliegende elektrische Kontakte und/oder andere freiliegende Komponenten erforderlich machen, die Korrosion und/oder anderen ähnlichen Problemen ausgesetzt sein können.
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Andere elektronische Geräte können Strom für ihren Betrieb und/oder zum Speichern für einen späteren Vorgang durch die Verwendung eines oder mehrerer induktiver Stromübertragungssysteme gewinnen. In solch einem induktiven Stromübertragungssystem kann zeitlich veränderlicher Strom an eine Übertragungsspule geleitet werden, die induktiv in unmittelbarer Nähe, aber mindestens durch einen Luftspalt getrennt von einer Empfängerspule liegt. Der zeitlich veränderliche Strom in der Übertragungsspule kann dazu führen, dass die Übertragungsspule einen veränderlichen magnetischen Fluss erzeugt, der mittels induktiver Kopplung zu Spannung in der Empfängerspule führen kann. Auf diese Art und Weise kann Strom kabellos von der Übertragungsspule zur Empfängerspule geleitet werden.
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Die Effizienz eines solchen induktiven Stromübertragungssystems kann jedoch von der induktiven Kopplung zwischen Übertragungs- und Empfängerspule abhängig sein. Je schlechter die Übertragungs- und Empfängerspulen induktiv gekoppelt sind, desto größere Verluste können entstehen. Solche Ineffizienzen können die Verwendung höherer Spannungen und/oder Amplituden erforderlich machen, um eine bestimmte Menge an Strom zu übertragen, und/oder können zu Interferenzen mit und/oder Wärmeerzeugung in anderen nahegelegenen Komponenten durch die Erzeugung von Wirbelstrom führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In vorliegender Offenbarung werden Systeme, Verfahren und Geräte zur induktiven Stromübertragung offengelegt. Eine erste elektronische Vorrichtung kann eine innere induktive Spule einschließen, die mindestens teilweise um einen Abschirmungskern positioniert ist. Eine zweite elektronische Vorrichtung kann eine äußere induktive Spule einschließen, die um eine Öffnung herum positioniert ist. Die erste elektronische Vorrichtung kann bedienbar sein, um Strom von der zweiten elektronischen Vorrichtung zu erhalten und/oder Strom an sie zu übertragen, wenn ein Abschnitt der ersten elektronischen Vorrichtung in die Öffnung der zweiten elektronischen Vorrichtung eingeführt und die innere induktive Spule innerhalb der Öffnung und innerhalb der äußeren induktiven Spule positioniert wird.
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Bei einigen Umsetzungen kann eine äußere Abschirmung zumindest teilweise um die äußere induktive Spule herum positioniert werden und kann ebenso magnetischen Fluss um die innere induktive Spule und/oder die äußere induktive Spule herum konzentrieren.
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Bei einigen Umsetzungen kann die innere induktive Spule an eine Fläche des Abschirmungskerns angrenzend positioniert werden. Der Abschirmungskern kann zusätzlich einen oder mehrere Flansche einschließen, die eine oder mehrere zusätzliche Flächen der inneren induktiven Spule abdecken. Auf ähnliche Weise kann die äußere induktive Spule an eine Fläche der äußeren Abschirmung angrenzend positioniert werden und die äußere Abschirmung kann, muss aber nicht, einen oder mehrere Flansche einschließen, die eine oder mehrere zusätzliche Flächen der äußeren induktiven Spule abdecken. In anderen Umsetzungen kann die innere induktive Spule zumindest teilweise in den Abschirmungskern eingelassen sein und/oder die äußere induktive Spule kann zumindest teilweise in die äußere Abschirmung eingelassen sein.
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In einer oder mehreren Umsetzungen kann der Abschirmungskern einen oder mehrere Hohlräume einschließen, die sich durch den Abschirmungskern erstrecken können, aber nicht müssen. In einigen Fällen kann sich der Hohlraum durch den gesamten Abschirmungskern erstrecken und einen Anschluss für ein oder mehrere elektronische Geräte der ersten elektronischen Vorrichtung wie zum Beispiel einen akustischen Anschluss für ein oder mehrere akustische Geräte bilden. In anderen Fällen kann sich der Hohlraum nicht durch den gesamten Abschirmungskern erstrecken und eine oder mehrere elektronische Komponenten können innerhalb des Hohlraums positioniert werden.
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In verschiedenen Umsetzungen können die innere und äußere induktive Spule in komplementären Formen, wie kleinere und größere Kreisformen, konfiguriert werden. Kleinere und größere kreisförmige induktive Spulen, die sich verschachteln lassen, können die induktive Stromübertragung mit eng gekoppelten Spulen und einem zylindrischen magnetischen Flussweg ermöglichen.
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Es muss davon ausgegangen werden, dass sowohl vorstehende allgemeine Beschreibung als auch nachfolgende detaillierte Beschreibung lediglich als Beispiel und Erklärung dienen sollen und nicht notwendigerweise die vorliegende Offenbarung einschränken. Die zugehörigen Zeichnungen, die in die Spezifikation eingefügt wurden und ein Teil von ihr sind, erläutern den Gegenstand der Offenbarung. Gemeinsam verdeutlichen die Beschreibungen und Zeichnungen die Prinzipien der Offenbarung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine isometrische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispielsystems für induktive Stromübertragung.
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2 ist eine Querschnittsansicht des Beispielsystems aus 1 entlang der Linie 2-2 von 1, die die Geometrie der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung erläutert.
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3 ist ein Blockdiagramm, das mögliche Beziehungen zwischen Beispielkomponenten des Beispielsystems aus 1 darstellt.
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4A veranschaulicht eine erste alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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4B veranschaulicht eine zweite alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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4C veranschaulicht eine dritte alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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4D veranschaulicht eine vierte alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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5A veranschaulicht eine erste alternative Umsetzung der inneren induktiven Spule und des Abschirmungskerns aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung sowie die äußere induktive Spule der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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5B veranschaulicht eine zweite alternative Umsetzung der inneren induktiven Spule und des Abschirmungskerns aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung sowie die äußere induktive Spule der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden.
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6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Montage eines induktiven Stromübertragungssystems veranschaulicht. Bei diesem Verfahren können die Beispielsysteme aus 1–5B zusammengebaut werden.
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7 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur induktiven Stromübertragung veranschaulicht. Dieses Verfahren kann unter Verwendung der Beispielsysteme aus 1–5B durchgeführt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgende Beschreibung schließt Beispielsysteme, Verfahren und Geräte ein, die verschiedene Elemente der vorliegenden Offenbarung verkörpern. Es sollte jedoch davon ausgegangen werden, dass die beschriebene Offenbarung in zahlreichen Ausführungen zusätzlich zu den hierin beschriebenen umgesetzt werden kann.
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In vorliegender Offenbarung werden Systeme, Verfahren und Geräte zur induktiven Stromübertragung offengelegt. Eine erste elektronische Vorrichtung kann eine innere induktive Spule einschließen, die mindestens teilweise um einen Abschirmungskern positioniert ist, und eine zweite elektronische Vorrichtung kann eine äußere induktive Spule einschließen, die um eine Öffnung herum positioniert ist. Die erste elektronische Vorrichtung kann bedienbar sein, um Strom von der zweiten elektronischen Vorrichtung zu erhalten und/oder Strom an sie zu übertragen, wenn ein Abschnitt der ersten elektronischen Vorrichtung (wie ein Schaft und/oder ein anderer konfigurierter Abschnitt) in die Öffnung der zweiten elektronischen Vorrichtung eingeführt und die innere induktive Spule innerhalb der Öffnung und innerhalb der äußeren induktiven Spule positioniert wird. Wenn Strom zwischen der ersten und der zweiten elektronischen Vorrichtung übertragen wird, kann der Abschirmungskern magnetischen Fluss um die innere induktive Spule und/oder die äußere induktive Spule herum konzentrieren. Bei einigen Umsetzungen kann eine äußere Abschirmung zumindest teilweise um die äußere induktive Spule herum positioniert werden und kann ebenso magnetischen Fluss um die innere induktive Spule und/oder die äußere induktive Spule herum konzentrieren.
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In mehreren Umsetzungen können der Abschirmungskern und/oder die äußere Abschirmung aus mindestens einem oder mehreren Ferritwerkstoffen bestehen. Bei einigen Umsetzungen kann die innere induktive Spule an eine Fläche des Abschirmungskerns angrenzend positioniert werden. Der Abschirmungskern kann zusätzlich einen oder mehrere Flansche einschließen, die eine oder mehrere zusätzliche Flächen der inneren induktiven Spule abdecken. Auf ähnliche Weise kann die äußere induktive Spule an eine Fläche der äußeren Abschirmung angrenzend positioniert werden und die äußere Abschirmung kann, muss aber nicht, einen oder mehrere Flansche einschließen, die eine oder mehrere zusätzliche Flächen der äußeren induktiven Spule abdecken. In anderen Umsetzungen kann die innere induktive Spule zumindest teilweise in den Abschirmungskern eingelassen sein und/oder die äußere induktive Spule kann zumindest teilweise in die äußere Abschirmung eingelassen sein. In mehreren Umsetzungen können der Abschirmungskern und/oder die äußere Abschirmung Interferenzen durch magnetischen Fluss mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten der ersten und/oder zweiten elektronischen Vorrichtung mindern, indem sie diese Komponenten vom magnetischen Fluss abschirmen.
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In einigen Umsetzungen kann die äußere induktive Spule die Übertragungsspule eines induktiven Stromübertragungssystems sein, und die innere induktive Spule kann die Empfängerspule sein. In diesem Fall kann der Abschirmungskern den von der Übertragungsspule erzeugten magnetischen Fluss sammeln und/oder die äußere Abschirmung kann diesen magnetischen Fluss zur Empfängerspule leiten. In einigen Beispielen eines solchen Falles kann Strom aus einer Batterie der zweiten elektronischen Vorrichtung an die erste elektronische Vorrichtung übertragen und in einer Batterie der ersten elektronischen Vorrichtung gespeichert werden.
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In verschiedenen Umsetzungen können die innere und äußere induktive Spule in komplementären Formen, wie kleinere und größere Kreisformen, konfiguriert werden. Kleinere und größere kreisförmige induktive Spulen, die sich verschachteln lassen, können die induktive Stromübertragung mit eng gekoppelten Spulen und einem zylindrischen magnetischen Flussweg ermöglichen.
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In einer oder mehreren Umsetzungen kann der Abschirmungskern einen oder mehrere Hohlräume einschließen, die sich durch den Abschirmungskern erstrecken können, aber nicht müssen. In einigen Fällen kann sich der Hohlraum durch den gesamten Abschirmungskern erstrecken und einen Akustikanschluss für ein oder mehrere akustische Geräte (wie Mikrofone oder Lautsprecher) der ersten elektronischen Vorrichtung bilden. In anderen Fällen kann sich der Hohlraum nicht durch den gesamten Abschirmungskern erstrecken und eine oder mehrere elektronische Komponenten (wie ein oder mehrere akustische Geräte) können innerhalb des Hohlraums positioniert werden.
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1 ist eine isometrische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispielsystems 100 für induktive Stromübertragung. Das System 100 kann eine erste elektronische Vorrichtung 101 und eine zweite elektronische Vorrichtung 102 einschließen. Wie dargestellt kann die erste elektronische Vorrichtung ein Stift und die zweite elektronische Vorrichtung eine Ladestation für den Stift sein. Obwohl jedoch die erste elektronische Vorrichtung als Stift und die zweite elektronische Vorrichtung als Stiftladestation dargestellt ist, ist davon auszugehen, dass dies lediglich ein Beispiel ist. In mehreren Umsetzungen können die erste und/oder zweite elektronische Vorrichtung ein Desktop-Computer, ein Laptop, ein Mobilcomputer, ein Tablet, ein Smartphone, Mobiltelefon, eine Multimedia-Festplatte, ein tragbares Gerät, Zubehörgerät, Kopfhörer, eine Kopplungsstation, ein Gehäuse, ein elektronisches Küchengerät, ein externer Akku, ein elektronisches Körperpflege-Gerät und/oder jegliches andere elektronische Gerät sein, ohne jedoch vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Das zweite elektronische Gerät 102 kann ein Gehäuse 106 mit einer Öffnung 103 und die erste elektronische Vorrichtung 101 ein Gehäuse 105 mit einem Abschnitt 104 einschließen, (dargestellt als Schaft, obwohl davon auszugehen ist, dass dies lediglich ein Beispiel ist und in anderen Umsetzungen anders konfiguriert sein kann, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen) der so konfiguriert ist, dass er in die Öffnung eingeführt werden kann. Wenn sie so positioniert sind, können die erste und die zweite elektronische Vorrichtung so konfiguriert werden, dass Strom induktiv von der zweiten elektronischen Vorrichtung zur ersten elektronischen Vorrichtung geleitet wird.
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Obwohl jedoch die vorliegende Offenbarung so dargestellt und beschrieben wird, dass sie Strom von der zweiten elektronischen Vorrichtung 102 induktiv an die erste elektronische Vorrichtung 101 überträgt, ist davon auszugehen, dass dies lediglich ein Beispiel ist. In anderen Umsetzungen können die erste und die zweite elektronische Vorrichtung so konfiguriert werden, dass Strom induktiv von der ersten elektronischen Vorrichtung zur zweiten elektronischen Vorrichtung geleitet wird.
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2 ist eine Querschnittsansicht des Beispielsystems 100 aus 1 entlang der Linie 2-2 von 1, die die Geometrie der Beispielkomponenten 201–203 für induktive Stromübertragung erläutert. Wie dargestellt kann die erste elektronische Vorrichtung 101 eine innere induktive Spule 201 einschließen, die um einen Abschirmungskern 202 positioniert ist, und die zweite elektronische Vorrichtung 102 kann eine äußere induktive Spule 203 einschließen, die um die Öffnung 103 herum positioniert ist. Wie ebenso dargestellt wird, kann die innere induktive Spule in der Öffnung und innerhalb der äußeren induktiven Spule positioniert werden, wenn der Abschnitt 104 der ersten elektronischen Vorrichtung in die Öffnung eingeführt wird.
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In der dargestellten Konfiguration kann zeitlich veränderlicher Strom an die äußere induktive Spule 203 geleitet werden, um einen veränderlichen magnetischen Fluss zu erzeugen. Dieser magnetische Fluss kann eine Spannung in der inneren induktiven Spule 201 durch induktive Kopplung auslösen, wobei durch Induktion kabellos Strom von der zweiten elektronischen Vorrichtung an die erste elektronische Vorrichtung übertragen wird. Wie oben erläutert, ist dies jedoch ein Beispiel, und in verschiedenen Umsetzungen kann der Strom induktiv von der inneren induktiven Spule an die äußere induktive Spule übertragen werden.
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Da die innere induktive Spule 201 innerhalb der äußeren induktiven Spule 203 positioniert werden kann, können die Spulen eng verkoppelt werden (d. h. so ausgerichtet, dass die Spule, die induktiv übertragenen Strom erhält, innerhalb des magnetischen Flusses positioniert ist, der von der Spule erzeugt wird, die induktiv Strom überträgt). Eine enge Verkopplung kann die Effizienz und/oder die übertragene Strommenge erhöhen und die Interferenz und/oder Wärmeerzeugung verringern. Wie dargestellt können die innere und äußere induktive Spule zueinander komplementäre kreisförmige Formen haben, sodass die Spulen eng verkoppelt werden, um den magnetischen Fluss in einem zylindrischen Weg zu leiten. Es ist jedoch davon auszugehen, dass dies ein Beispiel ist und dass die Spulen in verschiedenen Umsetzungen in Formen konfiguriert werden können, die nicht komplementär und/oder kreisförmig sind.
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Der Abschirmungskern 202 kann mindestens einen Ferritwerkstoff einschließen, der den magnetischen Fluss um die innere induktive Spule 201 und/oder die äußere induktive Spule 203 herum konzentriert. Der Abschirmungskern kann betrieben werden, um den von der äußeren induktiven Spule erzeugten magnetischen Fluss zu sammeln. Der Abschirmungskern kann in einigen Umsetzungen ebenfalls dazu dienen, eine oder mehrere elektronische Komponenten der ersten elektronischen Vorrichtung 101 und/oder der zweiten elektronischen Vorrichtung 102 abzuschirmen und dadurch die Interferenz des magnetischen Flusses mit solchen elektronischen Komponenten zu mindern. Die innere induktive Spule kann in einigen Umsetzungen durch das Winden von Draht und/oder ähnlichem Material der inneren induktiven Spule um den Abschirmungskern herum gebildet werden. Ähnlich kann die äußere induktive Spule durch das Winden von Draht und/oder ähnlichem Material der äußeren induktiven Spule um einen Bereich des Gehäuses 106 herum gebildet werden, der die Öffnung 103 umgibt.
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3 ist ein Blockdiagramm, das mögliche Beziehungen zwischen Beispielkomponenten des Beispielsystems 100 aus 1 darstellt. Wie dargestellt kann die erste elektronische Vorrichtung 101 einen oder mehrere Controller 301 (wie eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten), die innere induktive Spule 201, eine oder mehrere Stromquellen 302 (wie eine oder mehrere Batterien, Anschlüsse an eine oder mehrere Wechselstromsteckdosen und so weiter) und/oder eine oder mehrere zusätzliche Komponenten 303 wie ein oder mehrere nichttransitorische Speichermedien (unter anderem in Form eines magnetischen Speichermediums, optischen Speichermediums, magneto-optischen Speichermediums, Nur-Lese-Speichers, Speichers mit wahlfreiem Zugriff, löschbaren programmierbaren Speichers, Flash-Speichers und so weiter), eine oder mehrere Input-/Output-Komponenten, eine oder mehrere Kommunikationskomponenten und so weiter einschließen. Der Controller 301 kann bedienbar sein, um den durch die innere induktive Spule erhaltenen Strom in der Stromquelle 302 zu speichern und/oder Strom von der Stromquelle 302 durch die innere induktive Spule hindurch zu übertragen.
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Auf ähnliche Art und Weise kann die zweite elektronische Vorrichtung 201 einen oder mehrere Controller 304, die äußere induktive Spule 203, eine oder mehrere Stromquellen 305 und/oder eine oder mehrere zusätzliche Komponenten 306 einschließen und der Controller 304 kann dazu dienen, Strom von der Stromquelle 305 durch die äußere induktive Spule zu übertragen und/oder den durch die äußere induktive Spule empfangenen Strom in der Stromquelle 305 zu speichern.
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In verschiedenen Umsetzungen kann die zweite elektronische Vorrichtung 102 induktiv Strom von einer Batterie der zweiten elektronischen Vorrichtung zur ersten elektronischen Vorrichtung 101 leiten, der von der ersten elektronischen Vorrichtung in einer Batterie der ersten elektronischen Vorrichtung gespeichert werden kann. Es versteht sich jedoch, dass dies ein Beispiel ist und dass andere Umsetzungen möglich sind und in Betracht gezogen werden.
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4A veranschaulicht eine erste alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung 101 und 102 der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 2 dargestellten Konfiguration kann in einigen Umsetzungen eine äußere Abschirmung 401 zumindest teilweise um die äußere induktive Spule 203 herum positioniert werden.
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Die äußere Abschirmung 401 kann mindestens einen Ferritwerkstoff einschließen, der den magnetischen Fluss um die innere induktive Spule 201 und/oder die äußere induktive Spule 203 herum konzentriert. Die äußere Abschirmung kann bedient werden, um den von der äußeren induktiven Spule erzeugten magnetischen Fluss zur inneren induktiven Spule zu leiten. Die äußere Abschirmung kann in einigen Umsetzungen ebenfalls dazu dienen, eine oder mehrere elektronische Komponenten der ersten elektronischen Vorrichtung 101 und/oder der zweiten elektronischen Vorrichtung 102 abzuschirmen und dadurch die Interferenz des magnetischen Flusses mit solchen elektronischen Komponenten zu mindern. Die äußere induktive Spule kann in einigen Umsetzungen durch das Winden von Draht und/oder ähnlichem Material der äußeren induktiven Spule um einen inneren Abschnitt der äußeren Abschirmung herum gebildet werden.
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4B veranschaulicht eine zweite alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung 101 und 102 der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 4A dargestellten Konfiguration kann in einigen Umsetzungen der Abschirmungskern 202 und/oder die äußere Abschirmung 401 jeweils mehrere Flansche 402–405 einschließen. Wie veranschaulicht wurde, kann eine Fläche 408 der inneren induktiven Spule 201 an eine vertikale Fläche 407 des Abschirmungskerns angrenzend positioniert werden und die Flansche 402 und/oder 403 können eine oder mehrere horizontale Flächen 409 der inneren induktiven Spule abdecken. Auf ähnliche Art und Weise kann eine Fläche 411 der äußeren induktiven Spule 203 an eine vertikale Fläche 410 der äußeren Abschirmung angrenzend positioniert werden und die Flansche 404 und/oder 405 können eine oder mehrere horizontale Flächen 412 der äußeren induktiven Spule abdecken.
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Die Flansche 402–405 können dazu dienen, den magnetischen Fluss um die innere induktive Spule 201 und/oder die äußere induktive Spule 203 herum weiter zu konzentrieren. Die Flansche können dazu dienen, bei der Ansammlung des von der äußeren induktiven Spule erzeugten magnetischen Flusses und/oder der Leitung des von der äußeren induktiven Spule erzeugten magnetischen Flusses zur inneren induktiven Spule mitzuwirken. Die Flansche können in einigen Umsetzungen ebenfalls dazu dienen, bei der Abschirmung einer oder mehrerer elektronischer Komponenten der ersten elektronischen Vorrichtung 101 und/oder der zweiten elektronischen Vorrichtung 102 mitzuwirken und dadurch die Interferenz des magnetischen Flusses mit solchen elektronischen Komponenten weiter zu mindern.
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4C veranschaulicht eine dritte alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 2 dargestellten Konfiguration kann in einigen Umsetzungen die äußere induktive Spule um einen Spulenkörper 406 herum positioniert sein, der aus Plastik und/oder anderen Nicht-Ferrit-Werkstoffen bestehen kann. Die äußere induktive Spule kann in solchen Umsetzungen durch das Winden von Draht und/oder ähnlichem Material der äußeren induktiven Spule um den Plastik-Spulenkörper herum gebildet werden.
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4D veranschaulicht eine vierte alternative Umsetzung der Beispielkomponenten für induktive Stromübertragung aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 4A dargestellten Konfiguration kann in einigen Umsetzungen die innere induktive Spule 201 zumindest teilweise in den Abschirmungskern 202 eingelassen und/oder die äußere induktive Spule 203 zumindest teilweise in die äußere Abschirmung 401 eingelassen sein.
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5A veranschaulicht eine erste alternative Umsetzung der inneren induktiven Spule 201 und des Abschirmungskerns 202 aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung 101 und 102 sowie die äußere induktive Spule 203 der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 2 dargestellten Konfiguration kann in einigen Umsetzungen der Abschirmungskern einen Hohlraum 501 einschließen, der sich durch den Abschirmungskern hindurch erstreckt. Es kann eine elektronische Komponente 502 mit dem Abschirmungskern verkoppelt werden. Ein Anschluss 503 der elektronischen Komponente kann am Hohlraum ausgerichtet werden.
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Die elektronische Komponente 502 kann zum Beispiel eine akustische Komponente (wie ein Mikrofon, Lautsprecher und/oder eine andere akustische Komponente) mit einer akustischen Öffnung 503 sein, die sich am Hohlraum 501 ausrichten lässt. In solch einem Fall kann der Hohlraum einen Akustik-Anschluss für die akustische Komponente bilden.
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5B veranschaulicht eine zweite alternative Umsetzung der inneren induktiven Spule 201 und des Abschirmungskerns 202 aus 2, wobei die erste und zweite elektronische Vorrichtung 101 und 102 sowie die äußere induktive Spule 203 der Übersichtlichkeit wegen entfernt wurden. Im Gegensatz zur in 5A gezeigten Konfiguration kann sich in einigen Umsetzungen ein Hohlraum im Abschirmungskern nicht durch den gesamten Abschirmungskern erstrecken, und es können eine oder mehrere elektronische Komponenten 502 in diesem Hohlraum positioniert werden.
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6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren 600 zur Montage eines induktiven Stromübertragungssystems veranschaulicht. Bei diesem Verfahren können die Beispielsysteme aus 1–5B zusammengebaut werden.
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Der Fluss kann an Block 601 beginnen und zu Block 602 weiterlaufen, an dem eine innere induktive Spule um einen Abschirmungskern herum positioniert ist. Der Fluss kann dann zu Block 603 weiterlaufen, in welchem eine Öffnung so konfiguriert ist, dass sie die innere induktive Spule aufnehmen kann. Der Fluss kann anschließend zu Block 604 weiterlaufen, an dem eine äußere induktive Spule um die Öffnung herum positioniert ist. Der Fluss kann schließlich zu Block 605 weiterlaufen, wo er endet.
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Obwohl das Verfahren 600 vorstehend so dargestellt und beschrieben ist, dass es bestimmte Vorgänge enthält, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, ist davon auszugehen, dass dies nur ein Beispiel ist. In verschiedenen Umsetzungen kann es zu mehreren Reihenfolgen bei gleichen, ähnlichen und/oder verschiedenen Vorgängen kommen, ohne Abweichung vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Block 603 wird zum Beispiel so dargestellt und beschrieben, dass er die Öffnung konfiguriert, damit die innere induktive Spule eingeführt werden kann. In einigen Umsetzungen kann die innere induktive Spule in einen Abschnitt einer elektronischen Vorrichtung, wie ein Schaft und/oder eine andere Konfiguration, eingesetzt werden, und die Konfiguration der Öffnung zur Einführung der inneren induktiven Spule kann die Konfiguration der Öffnung zur Einführung des Abschnitts der elektronischen Vorrichtung einschließen.
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7 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren 700 zur induktiven Stromübertragung veranschaulicht. Dieses Verfahren kann unter Verwendung der Beispielsysteme aus 1–5B durchgeführt werden.
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Der Fluss kann an Block 701 beginnen und zu Block 702 weiterlaufen, in welchem ein Abschnitt einer ersten elektronischen Vorrichtung in eine Öffnung einer zweiten elektronischen Vorrichtung eingesetzt wird. Der Fluss kann dann zu Block 703 weiterlaufen, in dem eine innere induktive Spule der ersten elektronischen Vorrichtung in einer äußeren induktiven Spule der zweiten elektronischen Vorrichtung positioniert wird. Danach kann der Fluss zu Block 704 weiterlaufen, wo der Strom induktiv zwischen erster und zweiter elektronischer Vorrichtung mittels innerer und äußerer induktiver Spulen übertragen wird.
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In einigen Fällen kann die äußere induktive Spule als Übertragungsspule wirken, die induktiv Strom an die innere induktive Spule überträgt, die als Empfängerspule wirken kann. In anderen Fällen kann die innere induktive Spule als Übertragungsspule wirken, die induktiv Strom an die äußere induktive Spule überträgt, die als Empfängerspule wirken kann.
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Der Fluss kann schließlich zu Block 705 weiterlaufen, wo er endet.
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Obwohl das Verfahren 700 vorstehend so dargestellt und beschrieben ist, dass es bestimmte Vorgänge enthält, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, ist davon auszugehen, dass dies nur ein Beispiel ist. In verschiedenen Umsetzungen kann es zu mehreren Reihenfolgen bei gleichen, ähnlichen und/oder verschiedenen Vorgängen kommen, ohne Abweichung vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Obwohl die Vorgänge des Einsetzens des Abschnitts der ersten elektronischen Vorrichtung in die Öffnung an Block 702 und des Positionierens der inneren induktiven Spule in die äußere induktive Spule an Block 703 vorstehend als separate lineare Vorgänge gezeigt und beschrieben werden, ist davon auszugehen, dass dies lediglich ein Beispiel ist. In einigen Umsetzungen können diese Vorgänge simultan als Teil eines einzigen vereinheitlichten Vorgangs durchgeführt werden. In anderen Umsetzungen kann das Einsetzen der inneren induktiven Spule in die äußere induktive Spule ein untergeordneter Vorgang sein, der beim Einführen des Abschnitts der ersten elektronischen Vorrichtung in die Öffnung durchgeführt werden kann.
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Wie oben beschrieben und in den dazugehörigen Abbildungen erklärt, legt vorliegende Offenbarung Systeme, Verfahren und Geräte zur induktiven Stromübertragung offen. Eine erste elektronische Vorrichtung kann eine innere induktive Spule einschließen, die mindestens teilweise um einen Abschirmungskern positioniert ist, und eine zweite elektronische Vorrichtung kann eine äußere induktive Spule einschließen, die um eine Öffnung herum positioniert ist. Die erste elektronische Vorrichtung kann bedienbar sein, um Strom von der zweiten elektronischen Vorrichtung zu erhalten und/oder Strom an sie zu übertragen, wenn ein Abschnitt der ersten elektronischen Vorrichtung (wie ein Schaft und/oder ein anderer konfigurierter Abschnitt) in die Öffnung der zweiten elektronischen Vorrichtung eingeführt und die innere induktive Spule innerhalb der Öffnung und innerhalb der äußeren induktiven Spule positioniert wird. Wenn Strom zwischen der ersten und der zweiten elektronischen Vorrichtung übertragen wird, kann der Abschirmungskern magnetischen Fluss um die innere induktive Spule und/oder die äußere induktive Spule herum konzentrieren. Bei einigen Umsetzungen kann eine äußere Abschirmung zumindest teilweise um die äußere induktive Spule herum positioniert werden und kann ebenso magnetischen Fluss um die innere induktive Spule und/oder die äußere induktive Spule herum konzentrieren.
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In vorliegender Offenbarung können die offengelegten Verfahren als Reihen von Anweisungen oder von einem Gerät lesbare Software umgesetzt werden. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die spezifische Reihenfolge der Schritte oder Schritthierarchie der offengelegten Verfahren Beispiele von Beispielansätzen sind. In anderen Ausführungsformen kann die spezifische Reihenfolge der Schritte oder die Schritthierarchie im Verfahren neu angeordnet werden, so lange die offengelegte Thematik beibehalten wird. Beiliegendes Verfahren beansprucht die vorliegenden Elemente der verschiedenen Schritte in einer Beispielreihenfolge. Sie sind nicht notwendigerweise auf die vorgestellte spezifische Reihenfolge oder Hierarchie beschränkt.
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Die auf den in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Techniken aufbauenden Verfahren wie Herstellungsmethoden können als Computerprogrammprodukt oder Software bereitgestellt werden, die ein nichttransitorisches maschinenlesbares Medium einschließen kann, worauf Anweisungen gespeichert sind, die verwendet werden können, um ein Computersystem (oder andere elektronische Vorrichtungen) zum Ausführen eines Prozesses gemäß der vorliegenden Offenbarung zu programmieren. Ein nichtflüchtiges, maschinenlesbares Medium schließt einen beliebigen Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer Form (z. B. Software, Verarbeitungsanwendung) ein, die durch eine Maschine (z. B. einen Computer) lesbar ist. Das nichtflüchtige, maschinenlesbare Medium kann die Form annehmen von, ist aber nicht beschränkt auf, ein magnetisches Datenspeichermedium (z. B. eine Floppy-Diskette, Videokassette und so weiter); ein optisches Datenspeichermedium (z. B. eine CD-ROM); ein magneto-optisches Datenspeichermedium; Nur-Lese-Speicher (ROM); Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM); löschbaren programmierbaren Speicher (z. B. EPROM und EEPROM); Flash-Speicher und so weiter.
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Es wird angenommen, dass vorliegende Offenbarung und viele ihrer zugehörigen Vorteile durch vorstehende Beschreibung verstanden werden, und es wird daraus hervorgehen, dass bei Form, Konstruktion und Montage der Komponenten verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der offengelegten Thematik abzuweichen oder all ihre materiellen Vorteile einzubüßen. Die beschriebene Form dient nur der Erklärung und mit den folgenden Ansprüchen wird beabsichtigt, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Ausführungsformen veranschaulichend sind, und dass der Umfang der Offenbarung nicht auf sie beschränkt ist. Es sind zahlreiche Variationen, Modifikationen, Erweiterungen und Verbesserungen möglich. Allgemeiner wurden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung im Kontext bestimmter Ausführungsformen beschrieben. Die Funktionalität kann in Blöcken in verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung unterschiedlich getrennt oder kombiniert werden oder mit unterschiedlicher Terminologie beschrieben werden. Diese und andere Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen können in den Umfang der Offenbarung fallen, wie in den Ansprüchen definiert, die folgen.