CN104507542A - 包括可变形电磁线圈结构的运动设备的弹性可变形物品 - Google Patents

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Abstract

实施方式涉及一种运动设备的弹性可变形物品(100；200；250；300；500)，该弹性可变形物品包括环绕运动设备的所述物品内的曲面(102；106；202；206；252；256；302；306；502；506)布置的至少一个可变形电磁线圈结构(104；204；254；304；504)，其中，所述至少一个可变形电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形对应的伸长预留。

Description

包括可变形电磁线圈结构的运动设备的弹性可变形物品
本发明的实施方式总体上涉及运动设备的弹性可变形物品，诸如例如充气球，并且更具体地涉及包括环绕运动设备的物品内的曲面布置的至少一个可变形电磁线圈结构的运动设备的弹性可变形物品。
背景技术
当电导体(诸如例如铜线)被缠绕以创建电感元件或电磁元件时形成了电磁线圈(或简单地，线圈)。因此线还可以缠绕磁芯或外形。线的一圈可以被称为一匝，并且线圈包括一个或更多个匝。用作电感器的线圈作为将能量存储在它的磁场中的无源二端电部件广泛分布在电子电路中。例如，线圈可以被用于实现变压器以用于在不移动零件的情况下通过电感耦合将能量从一个电路转移到另一电路。并且，线圈可以被用来构建包括电感器和电容器的串联和/或并联布置的谐振电路。在一些应用中，线圈还可以用作用于诸如例如在射频识别(RFID)或相似应用中检测电磁场的天线或类似天线的元件。
在这些应用之一中，例如，提出了利用电磁场和/或信号来检测运动比赛物体(诸如球或冰球)通过检测平面(例如球门平面)的转变。在如例如英式足球或足球的一些球类运动中，讨论了自动球门检测系统的使用以便避免人的错误决定。因此，所称的球门线技术是能够确定球何时已越过球门线从而帮助裁判员呼叫进球与否的技术。存在用于确定球的精确位置或定位的各种另选的方法，诸如基于视频的系统或基于电磁场的系统。在基于电磁场的系统中，运动物体(诸如球)可以被装配有用于发送和/或接收和/或反射电磁信号的电子电路。对于这些电磁方法需要电子部件在球内部，其中，电子装置的尺寸可以根据它的功能性和使用频率范围而不同。例如，对于小和中等大小的系统可以将电子装置安装在球的中心内。对于需要更多面积和体积的球门检测系统，如例如对于使用亚MHz范围内的磁场的系统，可以在球的圆周上安装所需要的环形天线和/或另外的电子部件。
为了实现可能旋转不变的检测特性，一个球门检测系统提出将三个正交地放置的线圈或环形天线安装在运动物体(例如，球)内或安装在该运动物体上，以用于发射或反射电磁场的至少一部分。由于线圈的该正交布置，球的旋转位置仅对电磁发射或反射特性有较小影响，因为理论上三个正交环形天线总是相当于一个有效的环形天线，其有效的开口表面与来自安装在球门处或附近的发射机的入射磁场垂直。也就是说，有效的开口表面的法向与磁场向量基本上平行。
为了球门检测系统的正确运行(即高精度)，球或冰球的电磁特性是决定性准则。在一个示例性球门检测系统800(见图8a)中，可以借助于围绕球门框架802的载流导体来产生磁场所产生的磁场因此与由球门框架802限定的检测平面804垂直。该模拟磁场被球806反射，其中，反射信号应该产生与模拟场相同的方向向量(由于具有相移的球电子装置)。反射信号的几何准确性直接影响测量结果，并且因此，影响进球判定的准确性。
检测系统800基于球806中的三个正交线圈808-1、808-2和808-3(见图8b)。线圈808-1、808-2和808-3中的每一个可以包括多个匝，该多个匝例如可以被插入在球胆与球壳或球盖中间。为了避免球壳中的任何不规则性，所插入的线圈808-1、808-2和808-3在球胆与球壳(即，球盖)之间应该是非常平坦的。因此，应该沿着球806的圆周可能并排布置线圈的绕组或匝。
装配有更多个或一个线圈或环形天线(具体地布置在它的圆周上)的运动设备或比赛设备(诸如球)的物品的制造是相对麻烦的。此外，线圈在球内或环绕球的精确定位是决定性的。例如，期望提供至少一个线圈或环形天线可以如何被设计并且它可以如何被集成到运动设备的物品中以便例如在来自选手的击中或相对于障碍物(诸如球门框架)的射门时经受运动设备的可变形物品的机械和/或弹性变形的构思。
发明内容
为了基于电磁场的球门检测系统的最好系统性能，优选地三个基本上相互正交的环形天线或电磁线圈可以被集成到运动设备的物品中，该物品根据一些实施方式可以是空气充气球，诸如英式足球。通常这样的空气充气球(例如足球或手球)包括至少外球盖(即，球壳)和在所述球盖下面的内球胆。还能够在所述盖与所述球胆之间添加附加的材料以保护所述球胆免于外部冲击，如例如滚压等。尽管本发明的实施方式也适用于除球以外的比赛设备，但是将主要相对于空气充气球对本发明的原理进行说明。
来自球中的集成环形天线或线圈的反射电磁信号取决于球中的至少一个环形天线的圆周或直径。也就是说，环直径越高反射信号的信号强度将越高并且基于电磁场的球门检测系统的检测率将越好。结果，为了获得可能较高的环形天线直径，所述球中的所述一个或更多个环形天线应该与所述球的外形状适配。这可以通过将电磁线圈形式的环形天线直接放置在所述球盖下方、放置在所述球盖与所述球胆或附加的保护组织之间、或紧挨所述球胆的内壁放置在所述球胆内部而完成。然而，当这样做时，可以将包括盖和球胆的所述球的弹性变形直接转移至集成电磁线圈。在没有任何对策的情况下，所述线圈可能在弹性球变形的情况下被损坏。
因此，本发明的实施方式旨在提供能够经受或适应于球以及一般而言运动设备的物品的弹性变形的线圈。为此，可以设计集成到运动设备的所述弹性可变形物品中的至少一个电磁线圈结构，使得所述电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形对应的伸长预留(膨胀缓冲)。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种运动设备的弹性可变形物品，特别是空气充气球，该弹性可变形物品包括环绕运动设备的所述物品内的曲面布置的至少一个可变形电磁线圈结构，其中，该至少一个可变形电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形或所得到的膨胀对应的伸长预留或膨胀预留。例如，运动设备或比赛设备的所述物品的弹性变形可以由选手击中所述比赛设备或所述比赛设备本身击中障碍物(诸如球门框架)而产生。
如先前提到的，实施方式不严格地限于球。通常，运动设备的物品可以被理解为任何可移动的比赛物体或设备。例如，因此同样在本说明书背景下冰球可以被理解为运动设备的物品。也就是说，运动设备的所述物品可以属于英式足球、美式足球、橄榄球、篮球、手球、网球、乒乓球、高尔夫球、台球、保龄球或冰球的组。注意，该示例性列表将不被理解为决定性的。本发明的原理还可以被转移至运动设备或比赛设备的其它物品。
所述至少一个电磁线圈结构可以包括电磁线圈或环形天线的至少一匝。通常，所述电磁线圈结构将包括线圈的一个以上的匝。在优选实施方式中，所述电磁线圈结构包括彼此相互垂直或正交地布置在运动设备的所述物品(例如，球)内的至少三个电磁线圈。具体地，在一些实施方式中，所述三个电磁线圈可以被布置在位于运动设备的所述物品内的球面上(例如，位于所述球的球胆与球壳或球盖之间)的普通柔性且平坦的印刷电路板(PCB)上。
因此，与所述运动设备集成在一起的柔性且优选地弹性线圈或环形天线可以基于柔性电子装置，还被称为柔性电路。这是用于通过将电子设备安装在柔性塑料基板(诸如聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、热塑性聚氨酯(TPU)或聚酯)上来组装电子电路的成熟技术。这些柔性塑料基板还可以是弹性的，从而实现所述柔性线圈的弹性膨胀和收缩。可以使用用于刚性印刷电路板(PCB)的相同部件来制造柔性电子组件，使得柔性PCB能够符合期望的形状，或在其使用期间挠曲。根据这些实施方式，所述柔性PCB的所期望的形状是线圈或环形天线的形状。例如，能够利用标准化的且精确的光刻技术来制备柔性印刷电路(FPC)。根据这些实施方式，例如从层压到非导电柔性非导电基板(例如聚酰亚胺、PEEK、TPU、聚酯等)上的至少一个铜片(导电层)蚀刻的导电通道、轨道或信号轨迹可以充当柔性线圈的一个或更多个匝。并且，可以通过标准化的表面安装技术(SMT)来构造柔性PCB上的电子电路，该SMT是电部件被直接安装到PCB的表面上的方法。
运动设备的所述物品内的所述曲面在所述物品的未变形条件或非变形条件下可以是具有圆周的球面，其中，所述线圈结构的至少一匝的长度在一些实施方式中可以大于所述圆周以实现所述伸长预留。例如，所述曲面可以是所述球胆的内表面或外表面或球盖的内表面或外表面。也就是说，本发明的一些实施方式建议将电磁线圈集成到优选地比运动设备的所述物品本身具有更高圆周的运动设备的所述物品中。能够以各种方式实现这个。
因为所述线圈通常由像铜、银或铝这样的导电材料构成，所以所述线圈本身的弹性比球盖、球胆或保护组织的弹性低得多。另一方面，所述线圈动作相对于所述球的变形和所述球的动态行为的刚度可能重度地受影响。为此一些实施方式对所述至少一个线圈结构的绕组建议曲折图案或锯齿形图案。也就是说，可以通过在圆周方向的侧向使所述线圈的电导体曲折来实现所述线圈结构的所述至少一个匝的大于所述球面的所述圆周的长度。也就是说，可以环绕运动设备的所述物品的所述曲面按照曲折图案或锯齿形图案布置所述至少一个可变形电磁线圈结构的电导体。
在一个实施方式中，可以沿着所述曲面在所述圆周方向的侧向使所述至少一个可变形电磁线圈结构的所述电导体曲折以便获得所述线圈的横向曲折方案。因此，所述横向方向将被理解为从所述线圈的匝的主延伸方向的侧向延伸的方向，其中，所述主延伸方向可以被理解为所述圆周方向。也就是说，所述横向方向可以被理解为与所述圆周方向成直角的切线方向。
在另选的实施方式中，可以沿着所述曲面或球面向所述圆周方向径向使所述至少一个可变形电磁线圈结构的所述电导体曲折以便获得纵向曲折结构。也就是说，在所述纵向曲折结构中所述电导体的位移是在径向方向上。然而所述横向曲折方案导致径向非常平坦的线圈结构，所述纵向曲折方案导致具有不可忽视的径向延伸的线圈结构，因为与所述横向曲折方案相比所述曲折结构基本上旋转了90°。
在一些实施方式中，将所述至少一个可变形电磁线圈结构放置或埋置到弹性和/或柔性载体材料中以便在所述比赛设备中更好地支承所述线圈结构的曲折形状可能是有利的。帮助保护曲折线圈免于例如被运动物体的正常空气压力膨胀的这种构造可以被放置在所述运动物体的内球胆与外盖之间。例如，因此可以是橡胶或类似材料的所述弹性和/或柔性埋置材料优选地是刚性的，以足以在所述空气充气球的正常空气压力下保持它的外形或几何构型，但是所述弹性和/或柔性埋置材料也是柔性的，以足以转移通过击中所述球或相对于球门框架射击所述球而导致的球压缩。
根据本发明的另选的实施方式，所述至少一个可变形电磁线圈结构的电导体可以形成到弹性可变形和/或柔性基板上。例如，前述的曲折线圈结构或锯齿形线圈结构可以例如作为可拉伸橡胶带或可拉伸弹性织物带被放置到弹性可变形和/或柔性基板上或者集成到弹性可变形和/或柔性基板中。例如，在后一种情况下，所述线圈结构的所述电导体可以被编织到所述柔性/弹性织物带中。
在本发明的其它实施方式中，还可以通过采用弹性电导体来实现所述电磁线圈结构的伸长预留，使得所述弹性或可拉伸导体本身可以与环绕运动设备的所述物品内的所述曲面或球面放置的橡胶带类似地动作。在这种情况下，能够在没有前述的曲折线圈结构或锯齿形线圈结构的情况下环绕所述曲面或球面布置所述电导体。例如，这些弹性导体可以基于银纳米线导体或碳纳米管，以对于所述电磁线圈结构得到可拉伸的电磁线圈。另外，这些弹性导体可以被放置在可拉伸的基板上，以得到所述柔性线圈的更好支承和导向特性。
如先前已说明的，运动设备的所述物品可以是具有球胆和球盖或球壳的充气球，其中，在一些实施方式中所述至少一个可变形电磁线圈结构可以被布置在所述球胆与所述球盖中间。在其它实施方式中，所述至少一个可变形电磁线圈结构还可以被布置在所述球胆内或者布置在所述球胆的表面下面。在一些实施方式中，甚至能够将所述至少一个可变形电磁线圈结构布置在所述球盖的所述外表面上。
可选地，运动设备的所述物品可以包括用于将所述至少一个可变形电磁线圈结构在所述曲面上的位置固定在运动设备的所述物品的盖下面的装置。因此，可以利用球盖的接缝/线或以规则距离环绕所述曲面布置的专用固定带来实现用于固定的所述装置。根据一些实施方式，所述固定带可以是粘合剂。
在一些实施方式中，在运动设备的所述物品中将更多的电部件与所述至少一个线圈集成在一起可能是有利的。例如，电容部件或电阻部件可以与所述线圈结构集成在一起，例如，以用于在运动设备的所述物品中实现一个或更多个谐振电路。也就是说，在一些实施方式中，运动设备的所述弹性可变形物品还可以包括连接至所述至少一个可变形电磁线圈结构以针对预定频率或频率范围形成谐振电路的至少一个电容元件。例如，所述频率范围可以是在亚兆赫兹区域中(即，10kHz至150kHz)。这对于反向散射耦合构思可能是特别有趣的，其中，安装在所述球门处的天线可以经由反向散射与所述球中的一个或更多个线圈电感耦合。因此，反向散射(电感耦合)利用由发射机发送的电磁能量来给所述球中的电子装置供能。具体地，所述球可以反射回发射功率中的一些，但是改变特性中的一些，并且以这种方式还可以将信息发送回到所述发射机。在一些实施方式中，所述至少一个电容元件可以被集成到运动设备的所述物品的盖中或者集成到其盖贴片中。这可以实现高效的制造工艺，并且实现良好的谐振特性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造运动设备的弹性可变形物品特别是空气充气球的方法，该方法包括以下步骤：环绕运动设备的所述物品内的曲面布置至少一个可变形电磁线圈结构，使得所述至少一个可变形电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形对应的伸长预留。
因此，本发明的实施方式提出了至少一个线圈必须如何被设计并且该至少一个线圈能够如何被集成到所述球中以在来自选手的击中或相对于所述球门框架的射击时经受所述球的机械变形的问题的解决方案。
附图说明
将在下文中仅通过示例并且参照附图描述装置和/或方法的一些实施方式，附图中：
图1示意性地例示了已集成有圆周大于球的圆周的可变形电磁线圈结构的球；
图2a示意性地例示了已集成有具有横向曲折的电导体的可变形电磁线圈结构的球；
图2b示意性地例示了已集成有具有纵向曲折的电导体的可变形电磁线圈结构的球；
图3示出了包括位于线圈结构与外球盖之间的支承垫的球；
图4例示了球的圆周在机械变形时的伸长；
图5例示了具有集成到盖贴片中的线圈环、固定带和谐振电容器的球；
图6a示意性地示出了一些线圈固定示例；
图6b例示了根据实施方式的线圈组成的截面图；
图7例示了用于将调谐电容器固定在球盖处的示例；
图8a例示了球门检测系统的原理；以及
图8b例示了正交地放置在球表面下面的三个线圈。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述各种示例实施方式，在附图中例示了一些示例实施方式。在图中，为了清楚可以放大线、层和/或区域的厚度。
因此，虽然示例实施方式能够有各种修改和另选的形式，但是其实施方式通过示例被示出在图中并且将在本文中详细地描述。然而，应该理解，不旨在将示例实施方式限制于所公开的特定形式，而是相反，示例实施方式将涵盖落在本发明的范围内的所有修改、等同物以及另选方案。相同的附图标记在这些图的描述中始终指代相同或相似的元件。
应当理解，当元件被称为被“连接”或“耦合”至另一元件时，它能够直接连接或耦合至另一个元件或者可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为被“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，不存在中间元件。应该以相同的方式解释用来描述元件之间的关系的其它单词(例如，“在...之间”对“直接在...之间”、“相邻的”对“直接相邻的”等)。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的并且不旨在限制示例实施方式。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”均旨在也包括复数形式。应当进一步理解，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”在用在本文中时，指定陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本发明所属于的领域的普通技术人员所通常理解的相同的意义。应当进一步理解，术语(例如，在通常使用的词典中定义的那些)应该被解释为具有与它们在相关技术背景下的意义一致的意义，并且除非在本文中明确地如此限定，否则将不在理想化的或过于形式化的意义上进行解释。
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的球100的形式的运动设备的物品。
球100(例如英式足球)可以是空气充气球。这意味着它在被选手或被障碍物击中时是弹性可变形的。在外球盖102下面，球100包括环绕球100内的曲面106布置的可变形电磁线圈结构104。如可以看见的，电磁线圈结构104具有比球100或它的外盖102的圆周长或大的圆周延伸。由于线圈结构104的较大圆周延伸，线圈结构104具有用于补偿球100的弹性变形(例如压缩和/或膨胀)的伸长预留。
在图1所示的实施方式中，电磁线圈结构104通过规则地间隔开的固定元件108固定至球盖102，固定元件108可以是球盖102的接缝或以规则距离环绕曲面106布置的一些固定带。曲面106在球100的未变形条件下可以是具有特定圆周的球面，其中，线圈结构104的至少一匝的长度大于曲面106或球100的圆周。如将变得显而易见的，曲面106例如可以是内球胆的表面或球盖102的(内)表面。
在一些实施方式中，位于两个相邻固定元件108中间的线圈结构104的截面110可以相对松散地位于球100内或者是无结构的。换句话说，导体截面110可以在相邻固定元件108中间无引导地延伸。然而，如将在下文中变得显而易见的，可以优选提供或预见用于线圈结构104的这些匝的导向结构。
图1仅例示了一个线圈的侧视图。然而，线圈结构104可以包括优选地环绕曲面106彼此相互垂直地布置的至少三个可变形电磁线圈，以在球106中形成至少三个环形天线。例如，所得到的环形天线然后可以与基于电磁场的球门检测系统交互以便检测球100是否已越过球门线。
尽管图1的实施方式很符合本发明的原理，但是将在下文中说明关于球门检测准确性质量更优选的实施方式。
图2a示出了球200的另一实施方式的示意顶视图，所述球200具有外球盖202并且在球盖202下面包括环绕球200内的曲面(例如，球胆的表面)布置的至少一个可变形电磁线圈结构204。在图2a的实施方式中，可变形电磁线圈结构204还具有与空气充气球200的最大可能的机械变形对应的伸长预留。这里，通过提供环绕曲面按照曲折图案或锯齿形图案布置的可变形电磁线圈结构204的电导体来实现在圆周方向上的伸长预留。由于电磁线圈结构204的根据图2a示例性地包括三个平行曲折绕组的曲折绕组结构，线圈结构204在圆周方向上的延伸大于球200的延伸。为了能够最大程度地遵循或补偿球的任何弹性机械变形，曲折线圈结构204可以被设置在弹性可变形和/或柔性基板216上或者放置到弹性可变形和/或柔性基板216上。因此，弹性或可拉伸基板216可以是例如承载线圈结构204的电导体的柔性且弹性PCB、类似可伸缩橡胶的带或可伸缩弹性织物带。在圆周方向的侧向(例如，沿着内球胆的表面)使线圈结构104曲折(横向曲折)提供了相对宽阔但平坦的线圈构造，该线圈构造能够容易地被集成在球盖202与内球胆或在中间的任何其它层之间。
图2b示意性地描绘了本发明的另一示例性实施方式的侧视图。
具有外球盖层252的球250包括具有一个或更多个电导体的可变形电磁线圈结构254，所述一个或更多个电导体沿着或环绕球的球面(例如球胆的表面)向圆周方向255径向曲折以获得纵向曲折结构。与图2a的宽阔但平坦的线圈构造相比，至少一个线圈254沿着球250的圆周径向曲折(纵向曲折)产生较厚的线圈构造。然而，图2b的线圈构造在它被放置在球盖252与球胆256或中间的任何其它层之间时，应该优选地被保护，以免于被正常的内球压力径向压缩。
在另选的实施方式中，还能够在两个方向(即，横向和纵向)上实现线圈结构204、254的电导体的曲折。所得到的线圈结构然后将与圆周螺旋线相似。
在一些实施方式中，保护径向曲折的线圈结构254免于被球250的正常空气压力膨胀或压缩可能是有利的。在一个实施方式中，保护机制可能是将电磁线圈结构254放置在球胆256内部。在这种实施方式中，线圈结构254仅被暴露于球250的内空气压力并且由于球的内部与外部之间的压力差而可能不被压缩。线圈结构254然后可以被固定在环绕球胆256的圆周的几个(至少三个)点上，以便在球250内保持在预定义位置中。
另外或另选地，线圈结构254可以被模压到用于支承线圈结构254的纵向或径向曲折形状的弹性和/或柔性埋置材料中。因此纵向或径向曲折的线圈结构254可以被埋置到橡胶或相似的埋置材料中，该橡胶或相似的埋置材料一方面是刚性的足以在球250的正常空气压力条件下保持它的径向厚度，但是该橡胶或相似的埋置材料另一方面还是柔性的足以吸收或传递通过击中球或将球射击在障碍物上而导致的弹性球压缩或膨胀。根据一些实施方式，所得到的模压线圈构造可以被放置在球胆256与球盖252之间。
在一些实施方式中，当将纵向或径向曲折的线圈结构254放置在球盖252与球胆256之间时同样附加的单独支承垫能够径向支承线圈254并且防止它的径向压缩。支承垫可以由橡胶或相似的材料制成，并且应该优选地是刚性的，以足以不被球250的正常空气压力径向压缩。然而，它们应该能够吸收线圈结构由于弹性球变形而导致的附加伸长。具有受径向支承垫支承的纵向或径向曲折的线圈结构的实施方式由图3示意性地例示。
图3示出了具有由多个盖贴片308制成的球盖302的球300。盖贴片308可以通过线或接缝310而保持在一起。在外球盖302与内球胆之间提供了纵向或径向曲折的线圈结构304。球包括多个径向支承垫312以用于防止线圈结构304的径向压缩。为此规则地间隔开的支承垫312的径向延伸可以至少与径向曲折的线圈结构304的径向延伸一样大。这样，支承垫312可以用作球胆306与球盖302之间的距离保持元件。
对于纵向或径向曲折的线圈结构，线圈的绕组和/或埋置有线圈绕组的基板或载体材料相对于它的径向厚度不必为柔性的。而且，绕组和载体材料可以是相当刚性的，使得它们能够将由于机械变形而导致的伸长力传递至支承垫312并且使它们压缩。在本发明的一个实施方式中，固定元件或支撑部可以是球的盖贴片308的接缝310。盖贴片的接缝310是刚性的，以足以在正常球压力条件期间保持在它们的位置中，但是能够被由于球压缩而导致的附加机械力而压缩。
可选地，球300还可以包括用于将至少一个可变形电磁线圈结构304在曲面上的位置固定在球盖302下面的装置。因此用于固定的装置可以包括盖302的接缝310或以规则距离布置在球胆306或盖302的曲面的圆周上的其它固定元件，与图1所示的元件108相似。
图4示出了球200击中墙壁或平坦表面(即，障碍物400)的示例。当球200击中平坦表面400时，球200在作用力402的方向上弹性变形或压缩。机械压缩不能被完全补偿并且球200在与作用力402的方向正交的其它方向404上膨胀。如果线圈结构204(即，其开口表面)与障碍物400的冲击表面平行，如图4所示，则膨胀力402影响线圈结构204并且在垂直方向404上使线圈结构204伸长。由于线圈结构的伸长预留，线圈结构204可以在没有任何损坏的情况下参与所述膨胀。
除了电磁线圈结构的拉伸或变形能力之外，电磁线圈结构可以被相当精确地固定在球内部。具体地，当使用了必须彼此基本上垂直的三个线圈时，线圈结构在球内的适当固定可能是有利的。因此线圈固定应该满足以下要求：
·应该使线圈结构或其单独的线圈保持尽可能靠近球的外形状(即，靠近内盖或球胆壁)以得到线圈结构的最大圆周；
·线圈还应当基本上不能够在横向方向上移动；
·应该维持线圈结构的三个线圈的正交性；以及
·线圈应该能够在其绕组的方向(即，纵向或圆周方向)上自由移动。
为了满足这些要求能够使用相应地设计的固定闸门(fixation flap)，该固定闸门可以附接至球的盖或球胆。可以通过在纵向或圆周方向上自由移动的闸门给线圈馈电。代替多个闸门，还可以对于线圈使用圆周管。
图5示出了容纳包括第一线圈504-1和第二线圈504-2的可变形电磁线圈结构504的球500的实施方式。两个线圈504-1和504-2彼此基本上正交。因此线圈的“正交地布置”可以被理解为布置两个或更多个线圈，使得两个不同线圈的线性延伸的导体路径在它们的交点处彼此基本上垂直。另一定义可能是线圈的开口表面的表面法向彼此基本上垂直。为了使交点限定和固定在不同线圈之间，可以设置针对交点或在交点处的特殊固定元件，诸如凸耳、导孔等。在图5中，也可以存在分别与其它两个线圈504-1和504-2正交地布置的第三线圈。如可以从图5看见的，电磁线圈结构504或其单独的线圈504-1、504-2分别可以通过一个或更多个固定带514绝对地和相对地固定在它们的位置中。因此，固定带514可以将线圈504-1、504-2固定至内球胆506和/或固定至球盖502的内表面。固定带514因此被构造为防止线圈504-1、504-2相对于球胆506或盖502的曲面在横向方向上移动。并且，固定带514被构造为使得线圈504-1、504-2能够沿着球胆506或盖502的曲面在它们相应的圆周方向或纵向上自由移动。此外，由于固定带514的使用，可以基本上保持线圈504-1和504-2的相互正交性。
在本发明的优选实施方式中，固定带514在被安装在盖502与球胆506之间时可以被用来将线圈504-1、504-2固定至盖贴片508或固定到盖贴片508上。在一些实施方式中，带514可以具有与弹性线圈基板或带516相同的宽度d，使得线圈504-1、504-2能够没有横向移动或者能够仅较少地横向移动。注意，可以预见连接至线圈结构504的一个或更多个调谐电容器。
图6a和图6b示出了与使用固定带514将电磁线圈504固定至球盖502和/或球胆506有关的两个实施方式。因此，固定带514可以借助于粘合剂材料600固定至球盖502和/或球胆506。也就是说，固定带514可以胶合到球盖贴片508或球胆506的表面。在上图6a中描绘的实施方式中，线圈结构504完全被固定带514包围。也就是说，固定带514形成环绕圈结构504的环，其中，固定带514的整个环形结构粘附至球盖502或球胆506。在下图6a的实施方式中，固定带514作为用于覆盖线圈结构504的单面盖。在该实施方式中，电磁线圈结构504被放置在固定带514与球盖502或球胆506的表面之间。因此，固定带514可以在线圈结构504的两侧(左侧和右侧)粘附至球盖502或球胆506。
在图6b中示意性地示出了线圈结构604的一个实施方式的截面。线圈结构604包括由像铜、银或铝这样的导电材料制成的导电绕组605。线圈结构604还分别包括利用粘合剂层609固定或附接至绕组605的底盖基板607和/或顶盖基板607。也就是说，根据一些实施方式，绕组605可以被层压在底盖基板607与顶盖基板607之间。
在一些情况下可能有必要将电磁线圈结构调谐到球门检测系统的特定谐振频率，例如，调谐到125kHz的频率。为此，线圈结构的杂散电容可能是充足的，然而，附加的专用电容元件还可能是必需的。因此，根据一些实施方式，运动设备的弹性可变形物品(例如球)还可以包括连接至至少一个可变形电磁线圈结构以针对(例如，在10kHz至150kHz范围内的)预定频率形成谐振电路的至少一个电容元件。因为电容元件或电容器常常由陶瓷材料或相似材料制成，所以必须比电感线圈结构更好地保护它们。为此，本发明的一些实施方式建议将至少一个电容元件集成到球盖的贴片中。
图7示出了针对调谐电容器700的固定的实施方式。可以由像橡胶、泡沫材料这样的柔性材料或与盖贴片材料相似的材料制成的壳体或保护环720可以附接至球盖贴片708的内表面。壳体环720的径向延伸可以是足够高的，并且壳体环720可以具有直径足够大的孔722以使得用于线圈结构的谐振调谐的至少一个无源电容器部件700可以被放置在孔722内。电容器700可以经由连接线724连接至线圈结构和/或其它电子部件，所述连接线724可以被焊接到电容器700的对应连接器。在已将电容器700沉积在孔722中之后，后者可以填充有胶或另一成型材料以将电容器700和连接线724固定在壳体环720内。图7的下截面图例示了容纳电容器720的壳体环720可以如何装配在球盖702与球胆706之间。如果可变形电磁线圈结构包括一个以上电磁线圈，则可以通过至少一个电容器分别将多个电磁线圈中的每一个独立地调谐到预定义谐振频率或频率范围。
本说明书和附图仅仅例示了本发明的原理。因此应当了解，本领域技术人员将能够设计各种布置，所述各种布置尽管在本文中未明确地描述或示出，但是具体实现本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。尽管已经相对于球门检测系统例示了这些实施方式，但是另选的实施方式还可以涉及防盗设备(例如，柔性线圈到商品中或到商品上的插入)、另外的运动，例如冰球。并且，这些实施方式可以例如通过将柔性且平坦的线圈集成在鞋等中而用于勘测安全领域。
此外，本文所记载的所有示例原理上旨在明确地仅用于教育目的，以帮助读者理解本发明的原理和由发明人贡献的促进本技术的构思，并且将被解释为不限于这些具体记载的示例和条件。而且，本文记载本发明的原理、方面以及实施方式及其特定示例的所有陈述旨在包含其等同物。
此外，以下权利要求在此并入到具体描述中，其中各个权利要求可以要求独立作为单独的实施方式。虽然各个权利要求可以要求独立作为单独的实施方式，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中指代与一个或更多个其它权利的特定组合，但是其它实施方式还可以包括从属权利要求与各个其它从属权利要求的主题的组合。除非陈述了特定组合不是有意的，否则在本文中提出这些组合。此外，即使不直接使该权利要求变得依赖于独立权利要求，也旨在还将权利要求的特征包括到任何其它独立权利要求。
还应当注意，在本说明书中或在权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的相应步骤中的每一个的装置的设备来实现。
此外，应当理解，本说明书或权利要求中公开的多个步骤或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内。因此，除非这些步骤或功能由于技术原因而不可互换，否则多个步骤或功能的公开将不将这些限制于特定顺序。此外，在一些实施方式中，单个步骤可以包括或可以被分解成多个子步骤。除非明确地被排除，否则这些子步骤可以被包括并且是该单个步骤的公开的一部分。

Claims (18)

1.一种运动设备的弹性可变形物品(100；200；250；300；500)，该弹性可变形物品包括：
环绕运动设备的所述物品内的曲面(102；106；202；206；252；256；302；306；502；506)布置的至少一个可变形电磁线圈结构(104；204；254；304；504)，其中，该至少一个可变形电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形对应的伸长预留。
2.根据权利要求1所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述曲面(102；106；202；206；252；256；302；306；502；506)在所述物品的未变形条件下是具有圆周的球面，并且其中，所述线圈结构(104；204；254；304；504)的至少一匝的长度大于该圆周。
3.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(200；250；300；500)，其中，环绕所述曲面(202；206；252；256；302；306；502；506)按照曲折图案或锯齿形图案布置所述至少一个电磁线圈结构(204；254；304；504)的电导体。
4.根据权利要求3所述的运动设备的物品(200；500)，其中，所述至少一个电磁线圈结构(204；504)的所述电导体沿着所述表面(202；206；502；506)在圆周方向的侧向曲折，以获得横向曲折。
5.根据权利要求3所述的运动设备的物品(250；300)，其中，所述至少一个电磁线圈结构(254；304)的所述电导体沿着所述表面(252；256；302；306)在圆周方向的径向曲折，以获得纵向曲折。
6.根据权利要求3至5中的一项所述的运动设备的物品(200；250；300；500)，其中，所述至少一个电磁线圈结构(204；254；304；504)的所述电导体被模压到用于支承所述线圈结构的曲折形状的弹性和/或柔性载体材料中。
7.根据权利要求3至6中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述至少一个电磁线圈结构的所述电导体被形成到弹性可变形和/或柔性基板(216；516)上。
8.根据权利要求7所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述弹性可变形和/或柔性基板(216；516)是柔性印刷电路板。
9.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述至少一个电磁线圈结构(104；204；254；304；504)包括弹性电导体的至少一匝。
10.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述物品是具有球胆(256；306；506)和球盖(102；202；252；302；502)的球，并且其中，所述至少一个电磁线圈结构被布置在该球胆与该球盖之间。
11.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述物品包括用于将所述至少一个电磁线圈结构(104；204；254；304；504)在所述曲面上的位置固定在运动设备的所述物品的盖(102；202；252；302；502)下面的装置。
12.根据权利要求11所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，用于固定的所述装置包括所述盖的接缝(310)或者以规则距离环绕所述曲面布置的固定带(514)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，该物品还包括连接至所述至少一个电磁线圈结构(104；204；254；304；504)以针对10kHz至150kHz范围内的预定频率形成谐振电路的至少一个电容元件(700)。
14.根据权利要求13所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述至少一个电容元件(700)被集成到运动设备的所述物品的盖(702)中或者被集成到运动设备的所述物品的贴片(708)中。
15.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，该物品包括环绕所述曲面彼此相互垂直地布置的至少三个可变形电磁线圈，以在所述物品中形成至少三个环形天线。
16.根据权利要求15所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，分别通过至少一个电容器将所述至少三个可变形电磁线圈中的每一个独立地调谐到谐振频率。
17.根据前述权利要求中的一项所述的运动设备的物品(100；200；250；300；500)，其中，所述至少一个可变形电磁线圈结构(104；204；254；304；504)是弹性可变形的。
18.一种用于制造运动设备的弹性可变形物品(100；200；250；300；500)的方法，该方法包括以下步骤：环绕运动设备的所述物品内的曲面(102；106；202；206；252；256；302；306；502；506)布置至少一个可变形电磁线圈结构(104；204；254；304；504)，使得所述至少一个可变形电磁线圈结构具有与运动设备的所述物品的最大弹性变形对应的伸长预留。
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