DE102007053269A1

DE102007053269A1 - System zur drahtlosen Energieversorgung eines Schließzylinders, bzw. eines Schlosses durch den Aufbau zweier resonanter elektromagnetischer Felder

Info

Publication number: DE102007053269A1
Application number: DE102007053269A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen SIMONS
Original assignee: Eidebenz Tino Dipl-Oec Troph
Current assignee: HENNIG, HOLM, DE
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-05-14

Abstract

System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere untereinander resonante und sich überlagernde Felder jeweils wand- und türseitig erzeugt werden.

Description

System mit mindestens zwei Spulen, bzw. Antennen, welche jeweils ein resonantes magnetisches Feld aufbauen.
Gelingt es, Frequenz und Spulenaufbau der beiden Felder optimal aufeinander abzustimmen, so können die Felder untereinander Energie austauschen. Mindestens eine der Spulen, bzw. Antennen ist dabei türseitig in einen elektronischen Schließzylinder, den Schlosskasten oder den Beschlag integriert. Eine weitere Spule, bzw. Antenne ist dabei wandseitig im Nahfeld der Tür angeordnet und wirkt als Energietransformator. Die wandseitig angebrachte Spule ist beispielsweise in einem Lichtschalter oder in einer Steckdose untergebracht und erzeugt im Raum um sich herum ein elektromagnetisches Feld. Die türseitig angebrachte Spule, bzw. Antenne baut ein dem ersten Feld entsprechendes resonantes elektromagnetisches Feld auf. Überlagern sich beide Felder, so kann zwischen ihnen drahtlose Energie ausgewechselt werden und der üblicherweise notwendige große bauliche Aufwand für eine kabelgebundene Energieversorgung der beweglichen Türelemente kann vermieden werden.
Charakteristisch für elektronische Schließzylinder oder Türschlösser, die üblicherweise nach DIN-Norm ausgeführt sind, ist ihr Bedarf nach einer in die bewegliche Tür integrierten Stromquelle. Dies führt entweder zu großem baulichen Aufwand, indem eine bewegliche Verbindung von dem wandseitigen Stromnetz zu dem Türblatt geschaffen werden muß (sogenannte Affenschaukel), oder zu lästigem Wartungsaufwand durch regelmäßigen Batteriewechsel.
Die bisherigen Lösungsversuche sehen die Verwendung von Solarzellen oder Thermogeneratoren vor, welche zwar prinzipiell auch im inneren von Gebäuden betrieben werden können, aber nur eine sehr begrenzte Energieausbeute bieten. Ein anderer Lösungsansatz ist der Einbau eines manuellen Stromgenerators, welcher die durch die Betätigung der Türklinke erzeugte Energie nutzen soll. Auch dieses Prinzip hat sich bisher nicht bewährt.
Die Erfindung betrifft ein System zur drahtlosen Energieübertragung zwischen Wand und Tür. Ein gleichartiges Prinzip kann auch für Fenster- und Tresorverschlüsse zur Anwendung kommen.
Die Idee, Energie mittels elektromagnetischer Felder durch die Luft zu übertragen ist nicht neu. Bereits 1914 erhielt Nicola Tesla, der Wegbereiter des Wechselstromes, ein Patent für diese grundlegende Idee – die Umsetzung ist aber bis heute nicht zufrieden stellend gelungen.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein System, insbesondere ein durch mindestens zwei Spulen dargestelltes System, von denen eine Spule türseitig in einem Schließzylinder, einem Schlosskasten oder in einem Türbeschlag platziert ist und alle weiteren Spulen wandseitig beispielsweise im Lichtschalter oder in einer Steckdose platziert sind.
Die wandseitige Spule oder das Spulensystem wirkt als Energietransformator und erzeugt im Raum um sich ein elektromagnetisches Feld.
Die türseitige Spule baut ein entsprechendes resonantes elektromagnetisches Feld auf.
Schwingen beide Felder im Gleichtakt bei gleichzeitiger räumlicher Überlagerung, so kann Energie von dem örtlichen stabilen Energietransformator in der Wand zu dem beweglichen Resonator in der Tür übertragen werden. Da der Sender seine Energie in alle Richtungen aussendet, wird nur ein kleiner Teil der Energie vom Empfänger aufgefangen. Die meiste Energie, die nicht gebraucht wird, absorbiert der Sender wieder.
Die Nutzung des entstehenden magnetischen Nahfeldes für eine Energieübertragung wird optimiert durch die Abstimmung von Frequenz und Spulenaufbau zwischen Sender und Empfänger. Frequenzen zwischen 4 und 10 Megahertz haben den Vorteil, keine störenden Nebenwirkungen bei Mensch, Tier und elektrischen Geräten zu erzeugen. Die maximale Entfernung zwischen Sender und Empfänger ermittelt sich aus einer Viertel-Wellenlänge der Resonanzfrequenz, welche bei 4 bis 10 MHz einige Meter beträgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben.
Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße System zur drahtlosen Energieübertragung mit zwei jeweils wand- und türseitig angebrachten Spulen, bzw. Antennen.
2 eine vorteilhafte Platzierung der türseitigen Spule im Türbeschlag und eine vorteilhafte Platzierung der wandseitigen Spule im Lichtschalter, mindestens jedoch im Nahbereich des Türschlosses.
3 eine typischerweise zu erwartende Feldstärkenverteilung entlang der Strecke der drahtlosen Energieübertragung zwischen Energietransformator und Empfangsresonator.
In 1 findet sich ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Energieübertragungssystems (A) mit zwei Spulen, bzw. Antennen in Aufsicht und Schnitt. Die beiden Spulen bzw. Antennen (B) sind als flache Kupferspulen mit einem Durchmesser von circa 40 mm ausgeführt.
In 2 findet sich eine Darstellung der geplanten Platzierung der Spulen. Die wandseitige Spule (A) ist vorteilhafterweise in einen Lichtschalter (B) integriert und mit dem Stromnetz über eine Regelungs- und Steuereinheit (C) galvanisch verbunden. Die türseitige Spule (D) ist vorteilhafterweise in den Türbeschlag (E) integriert und mit der Steuerungselektronik eines elektronischen Schließzylinders bzw. Türschlosses galvanisch verbunden. Der die Spule umgebende Türbeschlag sollte zweckmäßigerweise zumindest teilweise nicht wie üblich aus Metall, sondern in nichtmetallischen Werkstoffen ausgeführt sein, da es sonst zu einer Abschirmung oder Bedämpfung des elektromagnetischen Feldes kommt.
In 3 findet sich eine Darstellung der zu erwartenden Feldstärkenverteilung (A) über die Strecke der drahtlosen Energieübertragung (B) zwischen wandseitigem Energietransformator (C) und türseitigem Beschlag (D).
Der hohe Energieverlust hat insofern geringe Bedeutung, als die erforderliche Energie zum Betrieb eines elektronischen Schließzylinders in der Türe sehr klein ist.

Claims

System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere untereinander resonante und sich überlagernde Felder jeweils wand- und türseitig erzeugt werden.
System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die dazugehörigen Spulen als flache Kupferspulen mit einem Durchmesser von 1 bis 1.000 mm ausgeführt sind.
System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die dazugehörigen Spulen wandseitig in einen Lichtschalter oder in eine Steckdose integriert sind und galvanisch mittels einer Steuerungselektronik mit dem Stromnetz verbunden sind.
System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die dazugehörigen Spulen türseitig in einen Türbeschlag, einen Schließzylinder oder ein Einsteckschloss integriert sind und galvanisch mit einem elektronischen Schließzylinder oder einem elektronischen Türschloß verbunden sind.
System zur drahtlosen Energieübertragung von einem ortsfesten Energietransformator zu einer in oder an einem beweglichen Türblatt angeordneten elektromagnetisch resonanten Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die türseitigen Bauelemente, wie beispielsweise Schließzylinder, Türbeschlag oder Einsteckschloß teilweise in nichtmetallischen Werkstoffen ausgeführt sind.