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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0194611 , welche am 31. Dezember 2014 im koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hierin mit aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet
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Die folgende Beschreibung betrifft eine Leistungs-Übertragungsspulenstruktur und eine drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung, die diese umfasst.
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2. Beschreibung vom Stand der Technik
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Mit der Entwicklung von drahtlosen Technologien, wurden verschiedene Funktionen, wie die Übertragung von Daten wie auch die Übertragung von Leistung, ermöglicht. Eine Art der drahtlosen Ladetechnik, die das Laden von verschiedenen tragbaren Geräten auf eine berührungslose Art ermöglicht, wurde vor kurzem in den Vordergrund gebracht.
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Jedoch haben die bestehenden Schemata für die drahtlose Leistungs-Übertragungstechnologie eine Reihe von noch vorhandenen Grenzen des sanften Ladens. Zum Beispiel kann eine Übertragungs-Distanz begrenzt werden, während eine Positionsbeziehung zwischen Übertragungs- und Empfangsvorrichtungen bei der Übertragung und dem Empfang von Leistung in einer drahtlosen Weise beschränkt sein kann. Als Ergebnis gibt es eine Einschränkung darin, dass drahtloses Leistungsaufladen im wesentlichen nur durchgeführt werden kann, wenn die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung ist in einer bestimmten Position, oder in einer bestimmten Richtung bezüglich der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung angeordnet ist.
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Währenddessen kann drahtlose Leistungs-Übertragungstechnologie auf verschiedene tragbare Geräte angewendet werden. Deshalb ermöglicht es drahtlose Leistungsaufladetechnik ein effizientes Laden in verschiedenen Umgebungen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die weiter unten in der ausführlichen Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung soll nicht dazu dienen, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
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Nach einem allgemeinen Aspekt enthält eine Leistungsübertragungs-Spule eine erste Spule, die so gewickelt ist, dass sie eine kreisförmige oder vieleckige Form aufweist; und wenigstens eine zweite Spule, die um die erste Spule gewickelt ist. Ein Magnetfeldbereich, der von der ersten Spule gebildet wird, unterscheidet sich von einem Magnetfeldbereich, der durch die wenigstens eine Unter-Spule gebildet wird.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann eine erste Unter-Spule umfassen, die so gewickelt ist, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule aufweist; und wenigstens eine zweite Unter-Spule, die so gewickelt ist, dass sie ein unterschiedliches Zentrum wie die erste Spule aufweist.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann umfassen: eine erste Unter-Spule; eine zweite Unter-Spule; und eine dritte Unter-Spule, und die erste bis dritte Unter-Spulen überlappen sich nicht gegenseitig.
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Die erste bis dritte Unter-Spule können in der ersten Spule eingeschrieben sein.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann des Weiteren eine vierte Unter-Spule umfassen, die so gewickelt ist, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule aufweist.
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Die erste bis dritte Unter-Spule können auf der gleichen Ebene wie die erste Spule angeordnet sein, und die vierte Unter-Spule kann auf der ersten bis dritten Unter-Spule angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt stellt eine drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung drahtlos Leistung an eine drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung zur Verfügung, wobei die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung einen Invertierer umfasst, der Resonanz-Leistung zur Verfügung stellt; und einen Resonator, der in Resonanz in Abhängigkeit von der Resonanz-Leistung ist, um drahtlos Leistung berührungslos zur Verfügung zu stellen, wobei der Resonator eine Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen mit unterschiedlichen magnetischen Feldbereichen umfasst.
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Die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spule können eine erste Spule umfassen, die so gewickelt ist, dass sie eine kreisförmige oder vieleckige Form aufweist; und wenigstens eine zweite Spule, die um die erste Spule gewickelt ist.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann eine erste Unter-Spule umfassen, die so gewickelt ist, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule aufweist; und wenigstens eine zweite Unter-Spule, die so gewickelt ist, dass sie ein unterschiedliches Zentrum wie die erste Spule aufweist.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann umfassen: eine erste Unter-Spule; eine zweite Unter-Spule; und eine dritte Unter-Spule, und die erste bis dritte Unter-Spulen müssen sich nicht gegenseitig überlappen.
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Die erste bis dritte Unter-Spule können in der ersten Spule eingeschrieben sein.
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Die wenigstens eine Unter-Spule kann des Weiteren eine vierte Unter-Spule umfassen, die so gewickelt ist, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule aufweist.
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Die erste bis dritte Unter-Spule können auf der gleichen Ebene wie die erste Spule angeordnet sein, und die vierte Unter-Spule kann auf der ersten bis dritten Unter-Spule angeordnet sein.
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Die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen kann eine oder mehrere erste ebenen Spulen umfassen, die benachbart zueinander auf der gleichen Ebene sind; und wenigstens eine zweite ebene Spule, die an einer oberen Fläche oder einer unteren Fläche der ersten ebenen Spule angeordnet ist.
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Die eine oder mehreren ersten ebenen Spulen können unterschiedliche Zentren von der wenigstens einen zweiten ebenen Spule haben.
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Die eine oder mehreren ersten ebenen Spulen können erste bis dritte Spulen umfassen, die in einer entsprechenden Form zueinander gewickelt sind, und die ersten bis dritten Spulen können in symmetrischen Positionen zueinander angeordnet sein, und die zweite ebene Spule kann einen zentralen Punkt zwischen ersten bis dritten Spulen aufweisen, als ein zentraler Punkt der zweiten ebenen Spule.
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Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt beinhaltet eine drahtlose Leistungsübertragungs-Vorrichtung eine Stromversorgung; und, eine Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen, die an die Stromversorgung gekoppelt sind, wobei die Vielzahl von Leistungsübertragungsspulen überlappende Magnetfeldbereiche aufweisen und konfiguriert sind zum induktiven Koppeln mit einer entfernt angeordneten drahtlosen Leistungs-Empfangsspule, die quer zu der Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen zum Übertragen von Resonanz-Leistung.
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Die drahtlose Leistungsübertragungs-Vorrichtung kann des Weiteren einen Prozessor umfassen, der adaptiv wenigstens einen Schalter und die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen koppelt, wobei der Prozessor konfiguriert ist zum Rekonfigurieren einer elektrischen Verbindung zwischen der Stromversorgung und der Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen.
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Die drahtlose Leistungsübertragungs-Vorrichtung kann des Weiteren ein erstes Substrat und ein zweites Substrat umfassen, die in einer gestapelten Beziehung angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen auf dem zweiten Substrat angeordnet ist.
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Die drahtlose Leistungsübertragungs-Vorrichtung kann die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen adaptiv zwischen einer seriellen und einer parallelen Verschaltung rekonfigurieren, als Reaktion auf eine Rückkopplung, die bezeichnend für drahtlose Leistungsübertragungseffizienz ist.
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Weitere Merkmale und Aspekte werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Diese und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Figuren ersichtlich und besser verstanden werden, wobei folgendes gilt:
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1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem eine drahtlose Drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform aufgeladen wird.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die Spulen einer drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung und einer drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung zeigt, die senkrecht zueinander angeordnet sind.
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3 und 4 sind Seitenansichten, die die Kopplung eines Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer Position der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung zeigen.
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5 ist ein Diagramm, das eine Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur gemäß einer Ausführungsform zeigt.
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6 ist ein Diagramm, das eine andere beispielhafte Leistungs-Übertragungsspule zeigt.
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7 ist ein Diagramm, das eine andere beispielhafte Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur zeigt.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Leistungsübertragungs-Spule und eine Leistungs-Empfangsspule zeigt, die darauf angeordnet ist.
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9 ist eine Seitenansicht, die eine magnetische Kopplung der Leistungsübertragungs-Spule mit der Leistungs-Empfangsspule aus 8 zeigt.
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10 ist ein Blockdiagramm, das eine drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung zeigt.
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11 ist ein Schaltdiagramm, das eine Leistungsübertragungs-Spule der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung zeigt.
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12 ist ein Schaltdiagramm, das eine Leistungsübertragungs-Spule der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung zeigt.
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13 ist ein Schaltdiagramm, das eine Leistungsübertragungs-Spule der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung zeigt.
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In den Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente bezeichnen. Die Zeichnungen müssen nicht maßstabsgerecht sein, und die relative Größe, Proportionen und Darstellung der Elemente in den Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit, Illustrationen, und Bequemlichkeit übertrieben werden.
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Ausführliche Beschreibung
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist vorgesehen, um dem Leser dabei zu helfen, ein umfassendes Verständnis für die Verfahren, Vorrichtungen und/oder hierin beschriebene Systeme zu vermitteln. Jedoch werden verschiedene Änderungen, Modifikationen und Äquivalente der Verfahren, Vorrichtungen und/oder der hierin beschriebenen Systeme für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein. Die Sequenzen der hier beschriebenen Operationen sind lediglich Beispiele und sind nicht auf die hier dargelegten beschränkt, sondern können verändert werden, wie es für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich ist, mit Ausnahme der Operationen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge auftreten. Auch können Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet bekannt sind, für erhöhte Klarheit und Prägnanz weggelassen werden.
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Die hierin beschriebenen Merkmale können in verschiedenen Formen ausgeführt werden, und sind nicht als Einschränkung auf die hier beschriebenen Beispiele gemeint. Vielmehr werden diese Beispiele geliefert, so dass diese Offenbarung sorgfältig und vollständig sein wird, und dass Konzept der beispielhaften Ausführungsformen vollständig an den Fachmann vermittelt wird.
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1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem eine drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung angewendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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1 zeigt eine drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 und eine drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200, die benachbart zu der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 angeordnet sind.
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Die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 kann drahtlose Leistung empfangen, die durch die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 zur Verfügung gestellt wird, um Leistung an eine oder mehrere tragbare Vorrichtungen zu liefern. 1 zeigt ein tragbares Gerät als tragbare Vorrichtung im Uhren-Typ, aber die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 kann auf verschiedene tragbare Geräte angewendet werden.
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Die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 kann in verschiedenen Winkeln und Entfernungen in Bezug auf die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 positioniert werden.
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Bestehende drahtlose Leistungsaufladetechnik kann Laden nur in dem Zustand reibungslos durchführen, in dem die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 und die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 parallel in Bezug zueinander sind. Beispielsweise kann die bestehende drahtlose Leistungsaufladetechnik dann aufladen, wenn die Spule der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 und die Spule der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 in Bezug zueinander parallel sind, oder die Spule der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 und die Spule der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 parallel zueinander sind.
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Auf der anderen Seite, kann die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung, gemäß dem Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Offenbarung, reibungslos drahtloses Leistungsaufladen durchführen, selbst in dem Fall, in dem die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 und die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 nicht parallel zueinander sind, beispielsweise in dem Fall, in dem die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 und die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 sind in einem 90° Winkel zueinander vorgesehen sind.
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Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der Leistungs-Übertragungsspulenstruktur und der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung, die diese umfassen, gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Im Folgenden wird der Fall als ein Beispiel beschrieben, in dem die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 und die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 in etwa senkrecht zueinander stehen. Jedoch kann das drahtlose Laden selbst in dem Fall durchgeführt werden, in dem die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 und die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 in verschiedenen Winkeln angeordnet sind, anstatt in einem rechten Winkel.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die Spulen einer drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung und einer drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung zeigt, die senkrecht zueinander angeordnet sind.
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Die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 kann eine Leistungs-Übertragungsspule 110 umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 des Weiteren eine Übertragungskern 120 umfassen. In 2 und den folgenden Zeichnungen ist eine Spule mit einer Wicklung gezeigt, zur Vereinfachung der Erklärung. Jedoch kann die Spule eine Vielzahl von Malen gewickelt werden und kann eine beliebige geeignete Form haben.
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Der Übertragungskern 120 kann aus einem Substrat oder einem magnetischen Übertragungskern gebildet werden. Der magnetische Übertragungskern kann aus einem Material mit einem vorgegebenen Grad an Magnetismus gebildet werden. Beispielsweise kann der Übertragungskern aus einem Harzmaterial mit einem Metallpulver gebildet werden. Als ein weiteres Beispiel kann der magnetische Übertragungskern beispielsweise aus einem Ferritplättchen (einschließlich NiZnCu/MnZn-basiert oder andere Ferrite), einem Sendust-basierten Metall, einem Permalloy-basierten Metall, einer amorph-basierenden magnetischen Substanz, oder ein Kombination daraus gebildet werden.
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Die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 kann eine Leistungs-Empfangsspule 210 umfassen und kann des Weiteren einen Empfangskern 220, gemäß der Ausführungsform umfassen. Ferner kann, wie oben beschrieben, die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 verschiedene Formen von Spulen 210 und des Empfangskerns 220 aus verschiedenen Materialien umfassen.
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3 und 4 sind Seitenansichten, die die Kopplung eines Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer Position der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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3 zeigt ein Beispiel, in dem die Spule 210 und der Kern 220 der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung positioniert ist, um einem Mittelabschnitt der Spule 110 der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung zu entsprechen.
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Die dargestellten gestrichelten Linien stellen ein Magnetfeld dar, dass von der Spule 110 der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung übertragen wird. Das Magnetfeld ist horizontal oder geringfügig zur drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 geneigt, und ist daher nur geringfügig mit der Spule 210 der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 gekoppelt.
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Im Gegensatz dazu zeigt 4 ein Beispiel, in dem die Spule 210 der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung an einem Rand des Kerns 120 der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung positioniert ist.
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Wie dargestellt bildet das Magnetfeld, das von der Spule 110 der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung übertragen wird eine Schleife und kann daher eine magnetische Kopplung mit der Spule 210 der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung ermöglichen.
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Wie dargestellt in den 3 und 4, in dem Fall der allgemeinen Leistungs-Übertragungsspule kann die magnetische Kopplung am größten sein, wenn die Spule 210 der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 um den Rand der Leistungs-Übertragungsspule 110 positioniert ist.
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Nachstehend werden verschiedene Ausgestaltungen der Leistungs-Übertragungsspulenstruktur 110 und der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung, die diese umfassen, gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 drahtlose Leistung bei hoher Effizienz auch in verschiedenen Positionen empfangen.
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5 bis 7 zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Leistungs-Übertragungsspule. 5 bis 7 zeigen ein Beispiel, in dem die Leistungs-Übertragungsspule auf eine Kreisform gewickelt ist, die beispielhaft ist. Daher kann die Leistungs-Übertragungsspule in einer vieleckigen Form gewickelt werden, beispielsweise in einer quadratischen Form mit abgerundeten Ecken, oder dergleichen.
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5 zeigt ein Beispiel der Leistungs-Übertragungsspule. Gemäß der dargestellten beispielhaften Ausgestaltung kann die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur 100 eine erste Spule 111 und eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 umfassen, die innerhalb der ersten Spule positioniert sind. Die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur 100 umfasst den Übertragungskern 120.
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Die erste Spule 111 kann gewickelt sein, um eine kreisförmige oder vieleckige Form aufzuweisen. Die erste Spule 111 weist einen größeren Durchmesser auf als die anderen Unter-Spulen 112 bis 114 und kann eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 umfassen, die in der kreisförmigen oder vieleckigen Form davon angeordnet sind.
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Ein oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 sind in der ersten Spule 111 positioniert. In dem dargestellten Beispiel gibt es drei Unter-Spulen 112 bis 114, die beispielhaft sind. Die Anzahl der Unter-Spulen 112 bis 114 ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann jede geeignete Anzahl umfassen.
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Wie in 5 gezeigt, kann die erste Spule 111 und eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 unterschiedliche Mittelpunkte oder Durchmesser haben und damit können die magnetischen Feldbereiche, die von jeder Spule gebildet werden, voneinander verschieden sein. Dies ist, um der drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 zu ermöglichen, die magnetische Kopplung auch in einer beliebigen Position der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 leicht durchzuführen.
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Die Unter-Spulen können eine erste Teilspule 112, eine zweite Unter-Spule 113 und eine dritte Unter-Spule 114 umfassen. Die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 überlappen sich nicht gegenseitig in diesem Beispiel.
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Die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 können symmetrisch zueinander positioniert werden. Wie beispielsweise in 5 gezeigt, können die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 symmetrisch zueinander positioniert werden. Die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 sind symmetrisch zueinander positioniert, um die Magnetfelder symmetrisch zu erzeugen.
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Die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 können mit der ersten Spule 111 eingeschrieben werden, wie in dem Beispiel aus 5 gezeigt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können die erste Unter-Spule 112 bis dritte Unter-Spule 114 voneinander in einem gleichen Abstand von der ersten Spule 111 beabstandet sein.
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6 ist ein Diagramm, das eine Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur gemäß einer alternativen Ausgestaltung zeigt. Die beispielhafte Leistungs-Übertragungsspule aus 6 bezieht sich auf ein Beispiel, in dem eine Unter-Spule 115 zu der Ausgestaltung aus 5 zugegeben wird.
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Die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur 100 umfasst die erste Spule 111 und eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 115, die innerhalb der ersten Spule 111 positioniert sind.
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Unter-Spulen 112 bis 115 umfassen die Unter-Spule 115, die so gewickelt wird, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule 111 und eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 hat, die gewickelt werden, um verschiedene Zentren von der ersten Spule 111 zu haben.
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Eine oder mehrere Unter-Spulen 112 bis 114 sind so gewickelt, dass sie andere Zentren als die erste Spule 111 aufweisen und auf der gleichen Ebene wie die erste Spule 111 gebildet werden können. Die Unter-Spule 115, die so gewickelt wird, dass sie das gleiche Zentrum wie die erste Spule 111 hat, kann auf einer anderen Ebene wie die der einen oder mehreren Unter-Spulen 112 bis 114 gebildet werden.
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7 ist ein Diagramm, das eine andere beispielhafte Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur zeigt. 5 und 6 zeigen Beispiele, in denen die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur die erste Spule 111 umfasst, die in einer äußersten Position gebildet wird, und die Unter-Spulen 112 bis 115 umfasst, die einem Durchmesser von kleiner als dem der ersten Spule 111 haben. Im Gegensatz dazu zeigt 7 zeigt ein Beispiel, in dem die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur die erste Spule 111 nicht enthält, die an dem äußersten Abschnitt gebildet wird.
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Die Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur 100 umfasst eine oder mehrere erste ebenen Spulen 112 bis 114 nebeneinander auf der gleichen Ebene und wenigstens eine zweite ebene Spule 115, die auf einer oberen Fläche oder einer unteren Fläche der ersten ebenen Spule gebildet ist. Hierbei ist die Tatsache, dass die magnetischen Feldbereiche, die von einer oder mehreren ersten ebenen Spulen gebildet werden, sich von der durch wenigstens eine zweite ebene Spule unterscheiden kann, wie oben beschrieben.
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Eine oder mehrere erste ebenen Spulen 112 bis 114 können so konfiguriert sein, dass sie verschiedene Zentren von wenigstens einer zweiten ebenen Spule 115 aufweisen.
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Eine oder mehrere erste ebenen Spulen 112 bis 114 können in Formen gewickelt werden, die einander entsprechen und in symmetrischen Positionen in Bezug zueinander gebildet werden. Beispielsweise kann eine oder mehrere ersten ebenen Spulen 112 bis 114 in jeweiligen Kreisen gewickelt werden, die jeweils den gleichen Durchmesser aufweisen, wie in 7 gezeigt, und damit in symmetrischen Positionen mit Bezug zueinander gebildet werden können. Ferner können eine oder mehrere erste ebenen Spulen 112 bis 114 einander umfahren.
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Wenigstens eine zweite ebene Spule 115 kann einen zentralen Punkt zwischen einer oder mehreren ersten ebenen Spulen 112 bis 114 aufweisen, die symmetrisch in Bezug zueinander angeordnet sind, als ein zentraler Punkt davon.
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Es sind verschiedene Ausgestaltungen von beispielhaften Leistungs-Übertragungsspulen oben beschrieben, mit Bezug auf die 5 bis 7.
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Die oben erwähnten verschiedenen Ausgestaltungen können ein dreidimensionales Magnetfeld zur Verfügung stellen und somit kann die magnetische Kopplung erfolgreich durchgeführt werden, wo auch immer die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 positioniert ist und in jedweder Orientierung.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vielzahl von Leistungs-Übertragungsspulen 112 bis 115 und eine Leistungs-Empfangsspule 210 zeigt, die darauf gemäß der Ausführungsform in der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist und 9 ist eine Seitenansicht, die die magnetische Kopplung der Leistungs-Übertragungsspule 110 mit der Leistungs-Empfangsspule 210 aus 8 zeigt.
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Die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 kann in jeder beliebigen Position der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 vorliegen und 8 und 9 zeigen ein Beispiel, bei dem die drahtlose Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 im wesentlichen an einem zentralen Abschnitt der drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 positioniert ist.
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Wie in 9 gezeigt, kann man erkennen, dass die vorliegende Offenbarung eine stabile magnetische Kopplung erreichen kann, im Gegensatz zu dem oben gezeigten Beispiel aus 3. Zum Beispiel kann man erkennen, dass das gemeinsam gebildete dreidimensionale Magnetfeld durch verschiedene Spulenstrukturen gebildet werden kann und wenigstens ein Teil des dreidimensionalen Magnetfelds kann magnetisch mit der drahtlosen Leistungs-Empfangsvorrichtung 200 gekoppelt sein.
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Es sind verschiedene Ausgestaltungen der Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur oben beschrieben. Nachstehend wird die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung beschrieben, auf die die vorangehende Leistungs-Übertragungsspulen-Struktur angewendet wird. Daher werden Inhalte, die gleich oder entsprechend den oben beschriebenen 4 bis 9 sind nicht wiederholt.
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10 ist ein Blockdiagramm, das ein vereinfachtes Beispiel einer drahtlosen Leistungs-Übertragungsvorrichtung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 10, umfasst die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 wenigstens einen Invertierer 101 und einen Resonator 102.
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Der Invertierer 101 kann Resonanz-Leistung zur Verfügung stellen und der Resonator 102 kann mit der Resonanz-Leistung mitschwingen, um auf drahtlose Art berührungslos Leistung bereitzustellen.
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Der Resonator 102 kann eine elektrische Speichervorrichtung und eine Leistungs-Übertragungsspule umfassen, wobei die Leistungs-Übertragungsspule unterschiedliche Magnetfeld-Bereiche aufweisen kann.
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Beispielsweise können verschiedenen, oben beschriebene Ausgestaltungen aus 4 bis 9 auf die Spulenstruktur angewendet werden, die auf den Resonator 102 angewendet werden kann, und daher wird die Beschreibung davon hier aus Gründen der Klarheit und Kürze weggelassen.
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11 bis 13 zeigen verschiedene Schaltbilder, die auf den Resonator 102 angewendet werden können.
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Unter Bezugnahme auf 11, kann eine Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen des Resonators 102 jeweils getrennte Netzteile haben. 11 zeigt ein Schaltdiagramm, basierend auf dem Beispiel aus 5. Wie in 11 gezeigt, kann eine Induktivität Lm, die mittels der ersten Spule gebildet wird, eine andere Stromversorgung nutzen wie Induktivitäten L1 bis L3, die mittels anderen Unter-Spulen gebildet werden. Ferner können die Induktoren L1 bis L3, die jeweils mittels der Unter-Spulen gebildet werden, jeweils auch separate Stromversorgungen (wie zum Beispiel: Kondensatoren C1 bis C3) verwenden.
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In diesem Beispiel können die Stromversorgungen unterschiedlich in jeder Position jeder Spule festgelegt werden, und daher kann das Magnetfeld, das durch die drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 zur Verfügung gestellt wird genau gesteuert werden.
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12 zeigt ein Beispiel, in dem die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen des Resonators 102 miteinander in Reihe verbunden sind und 13 zeigt ein Beispiel, in dem die Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen des Resonators 102 miteinander parallel verbunden sind. Ein Prozessor, eine Steuerung oder eine andere Logik kann auf gegenüberliegenden Seiten auf einem Rückkopplungspfad und einer Vielzahl von Schaltern gekoppelt sein, zum adaptiven Neukonfigurieren der Verbindung zwischen der Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen, die auf die Rückkopplung reagieren. Rückkopplung kann beispielsweise eine reflektierte Welle, eine Last, eine Resonanzfrequenz, eine Kapazität, eine Impedanz, oder einen anderen Betriebsparameter umfassen, der geeignet ist zum Anzeigen einer operationellen Effizienz der drahtlosen Leistungsübertragung. Zum Beispiel kann der Prozessor adaptiv zwischen einer parallelen und seriellen Verbindung zwischen der Vielzahl von Leistungsübertragungs-Spulen geschaltet sein, die auf eine bestimmten Wirksamkeit der Leistungsübertragung zwischen wenigstens einer Leistungs-Empfangs-Vorrichtung reagiert. Darüber hinaus kann der Prozessor selektiv die Kapazität oder Feldstärke durch fortschreitenden Einsatz von mehr als einer Stromversorgung hochfahren, um eine Vielzahl von Leistungs-Empfangs-Vorrichtungen aufzunehmen.
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Andererseits kann das Beispiel in 12 und 13 eine Spannungsquelle verwenden, um die Ausgestaltung und die Steuerung der Schaltung zu erleichtern.
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Wie oben ausgeführt, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, drahtlose Aufladen effektiv auszuführen, unabhängig von der Position und dem Winkel der Leistungs-Empfangsspule.
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Die Vorrichtungen, Einheiten, Module, Vorrichtungen und andere Komponenten (z. B. der Resonator 102, Invertierer 101, Prozessor, Schalter, Leistungs-Empfangsvorrichtung 200, drahtlose Leistungs-Übertragungsvorrichtung 100 und dergleichen in den 1 bis 13, welche die hierin beschriebenen Operationen durchführen, sind durch die Hardware-Komponenten implementiert. Beispiele von Hardware-Komponenten umfassen Steuerungen, Sensoren, Generatoren, Treiber, Schalter, Transistoren, Prozessoren und andere elektronische Komponenten, die einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind. In einem Beispiel werden die Hardware-Komponenten von einem oder mehreren Prozessoren oder Computern implementiert. Ein Prozessor oder Computer wird durch einen oder mehrere Verarbeitungselemente implementiert, wie beispielsweise einem Array von logischen Gattern, einer Steuereinheit und einer Recheneinheit, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocomputer, einer speicherprogrammierbaren Steuerung, einem feldprogrammierbaren Gate-Array, einem programmierbaren Logikarray, ein Mikroprozessor oder irgendeine andere Vorrichtung oder Kombination von Vorrichtungen, die einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, welcher in der Lage ist zum Ausführen von Anweisungen in einer definierten Art und Weise zum Erzielen eines gewünschten Ergebnisses. In einem Beispiel kann ein Prozessor oder Computer einen oder mehrere Speicher umfassen, oder damit verbunden sein, der Anweisungen oder Software speichert, die durch den Prozessor oder Computer ausgeführt werden. Hardwarekomponenten, die von einem Prozessor oder Computer implementiert werden, führen Befehle oder Software aus, wie beispielsweise ein Betriebssystem (OS) und eine oder mehrere Softwareanwendungen, die auf dem Betriebssystem laufen, um die hierin beschriebenen Operationen durchzuführen. Die Hardware-Komponenten greifen auf Daten zu, manipulieren, verarbeiten, erzeugen, und speichern die Daten in Reaktion auf die Ausführung der Befehle oder Software. Der Einfachheit halber kann der singuläre Begriff ”Prozessor” oder ”Computer” in der Beschreibung der hierin beschriebenen Beispiele verwendet werden, aber in anderen Beispielen mehrere Prozessoren oder Computer verwendet werden, oder ein Prozessor oder Computer umfasst mehrere Verarbeitungselemente oder mehrere Arten von Verarbeitungselemente, oder beides. In einem Beispiel umfasst eine Hardware-Komponente mehrere Prozessoren, und in einem anderen Beispiel umfasst eine Hardware-Komponente einen Prozessor und eine Steuerung. Eine Hardware-Komponente hat eine oder mehrere von verschiedenen Verarbeitungskonfigurationen, von denen Beispiele ein einziger Prozessor, unabhängige Prozessoren, Parallelprozessoren, Single-Instruction-Single-Daten (SISD) Multieinzelbefehl-Mehrfachdaten (SIMD) Multiprozessoren, Multi-Befehl-Einzeldaten (MISD) Multiprozessoren, und Multi-Befehl-Mehrfachdaten (MIMD) Multiprozessoren sind.
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Die hier beschriebenen Verfahren, welche die beschriebenen Operationen ausführen, werden durch einen Prozessor, oder einen Computer, wie oben beschrieben durchgeführt, die Anweisungen oder Software ausführen, um die hier beschriebenen Operationen durchzuführen.
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Anweisungen oder Software zum Steuern eines Prozessors oder eines Computers zum Implementieren der Hardware-Komponenten und zum Durchführen der Verfahren, wie oben beschrieben, werden als Computerprogramme, Codesegmente, Anweisungen oder Kombination davon beschrieben zum einzelnen oder gemeinsamen Anweisen oder Konfigurieren des Prozessors oder Computer zum Operieren als eine Maschine oder ein Spezialcomputer, der durch die Hardwarekomponenten die Verfahren wie oben beschrieben durchführt. In einem Beispiel umfassen die Anweisungen oder Software Maschinencode, der direkt durch den Prozessor oder Computer ausgeführt wird, wie etwa durch einen Compiler erzeugter Maschinencode. In einem anderen Beispiel umfassen die Anweisungen oder Software Higher-Level-Code, der von dem Prozessor oder Computer unter Verwendung eines Interpreters ausgeführt wird. Programmierer mit Durchschnittsfachmann-Wissen auf dem Gebiet können die Anweisungen oder Software auf Basis der Blockdiagramme und den Flussdiagrammen, die in den Figuren gezeigt sind und auf Basis der Beschreibung, leicht schreiben, die Algorithmen zum Durchführen der durch die Hardwarekomponenten und die Verfahren wie oben beschrieben durchgeführten Operationen offenbaren.
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Die Anweisungen oder Software zum Steuern eines Prozessors oder eines Computers zum Implementieren der Hardware-Komponenten und zum Durchführen der Verfahren, wie oben beschrieben, und aller zugeordneten Daten, Dateien und Datenstrukturen, werden aufgezeichnet, gespeichert, oder in oder auf einem oder mehreren nicht-flüchtigen computerlesbaren Speichermedien gefestigt. Beispiele für ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium umfassen Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), Flash-Speicher, CD-ROMs, CD-Rs, CD + Rs, CD-RWs, CD + RWs, DVD-ROM, DVD-Rs, DVD + Rs, DVD-RWs, DVD + RWs, DVD-RAMs, BD-ROMs, BD-R, BD-R LTHs, BD-REs, Magnetbänder, Disketten, magneto-optische Datenspeicher, optische Datenspeichervorrichtungen, Festplatten, Festkörperplatten und alle beliebige Vorrichtungen, die einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, die zur Speicherung der Anweisungen oder Software und allen zugehörigen Daten, Dateien und Datenstrukturen in einer nicht vorübergehenden Art und Weise verwendet werden können und die Anweisungen oder Software und alle zugehörigen Daten, Dateien und Datenstrukturen an einen Prozessor oder Computer zur Verfügung stellt, so dass der Prozessor oder Computer die Befehle ausführen kann. In einem Beispiel werden die Anweisungen oder Software und alle zugehörigen Daten, Dateien und Datenstrukturen über Netzwerk-gekoppelte Computersysteme verteilt, so dass die Anweisungen und Software und alle zugehörigen Daten, Dateien und Datenstrukturen gespeichert werden, auf sie zugegriffen wird, und in einer verteilten Weise durch den Prozessor oder Computer ausgeführt wird.
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Nur als nicht abschließende Beispiele kann ein mobiles Endgerät, wie es hier beschrieben wird umfassen: ein mobiles Gerät, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine tragbares intelligentes Gerät (wie ein Ring, eine Uhr, eine Brille, ein Armband, ein Fußband, ein Band, eine Kette, ein Ohrring, ein Stirnband, ein Helm oder ein Gerät in der Kleidung eingebettet), ein tragbarer Personalcomputer (PC) (wie ein Laptop, ein Notebook, Subnotebook, ein Netbook oder ein Ultra-Mobile PC (UMPC), ein Tablet-PC (Tablet), ein Phablet, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), eine Digitalkamera, eine tragbare Spielkonsole, ein MP3-Player, ein tragbarer/persönlicher Multimedia-Player (PMP), ein Handheld-E-Buch, eine globale Positionierungssystem-(GPS-)Navigationsvorrichtung, oder ein Sensor oder eine stationäre Einrichtung, wie beispielsweise einem Desktop-PC, ein hochauflösender Fernseher (HDTV), ein DVD-Player, ein Bluray-Player, eine Set-Top-Box oder ein Haushaltsgerät, oder jede andere mobile oder stationäre Vorrichtung, die drahtlose oder Netzwerkkommunikation durchführen kann. In einem Beispiel ist ein anziehbares Gerät ein Gerät, wie etwa eine Brille oder ein Armband direkt am Körper des Benutzers montierbar gebildet. In einem anderen Beispiel ist ein anziehbares Gerät jedes Gerät, das an dem Körper des Benutzers unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung angebracht wird, wie ein Mobiltelefon oder ein Tablet, das mit dem Arm eines Benutzers befestigt ist, unter Verwendung einer Binde, oder um den Hals der Benutzer mit einem Schlüsselband gehängt wird.
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Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, wird es offensichtlich sein für einen Fachmann auf dem Gebiet, dass verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten in diesen Beispielen anders sein können, ohne von dem Geiste und dem Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente abzuweichen. Die hierin beschriebenen Beispiele sind in einem beschreibenden Sinn und nicht zum Zwecke einer Einschränkung zu betrachten. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten innerhalb jeder Ausführungsform sollten in der Regel als für andere ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Ausführungsformen verfügbar angesehen werden. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn die beschriebenen Techniken in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einer beschriebenen System-Architektur, Vorrichtung oder Schaltung in einer unterschiedlichen Art und Weise kombiniert und/oder ersetzt werden, oder durch andere Komponenten oder ihrer Äquivalente ergänzt werden. Daher wird der Schutzbereich der Offenbarung nicht durch die ausführliche Beschreibung, sondern durch die Ansprüche und ihre Äquivalente und alle Variationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben, die als in der Offenbarung enthalten betrachtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2014-0194611 [0001]
