EA006929B1

EA006929B1 - Способ бесконтактной передачи энергии, система для его осуществления и компоненты этой системы

Info

Publication number: EA006929B1
Application number: EA200401490A
Authority: EA
Inventors: Лили Ка Лэй Ченг; Джеймс Вествуд Хэй; Пилгрим Джайлс Уильям Бёрт
Original assignee: Сплэшпауэр Лимитед
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2006-04-28
Also published as: JP2011155835A; KR20100082041A; CN101714788B; ZA200408863B; CN101714767B; KR101084810B1; KR20100082040A; CN101699708A; GB0210886D0; KR20100080867A; CN101699709A; US20060076922A1; JP5682885B2; CN101699710A; CN101714788A; HK1143464A1; JP2009010394A; KR20100080952A; CN101699708B; KR101092087B1

Abstract

Описаны способ бесконтактной передачи энергии, система для его осуществления и компоненты этой системы. Система содержит первичный блок, который имеет источник питания и, по существу, плоскую поверхность переноса энергии по меньшей мере с одним проводником, генерирующим электромагнитное поле при протекании через него электрического тока, и имеющим область переноса энергии, определенную в пределах периметра поверхности, причем по меньшей мере один проводник установлен так, что линии генерируемого им электромагнитного поля, по существу, параллельны плоскости указанной поверхности или, по меньшей мере, образуют угол 45° или меньше по отношению к поверхности в пределах области переноса энергии. Система также содержит по меньшей мере одно вторичное устройство, включающее по меньшей мере один проводник, который может быть намотан вокруг сердечника. Поскольку электромагнитное поле распределено по области переноса энергии и расположено, в основном, параллельно ей или близко к параллельному расположению, существенно улучшается связь с плоскими вторичными устройствами, такими как мобильные телефоны и т.п., при различных их ориентациях.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

В настоящем изобретения заявлен приоритет заявок на патенты Великобритании №№ 0210886.8 от 13 мая 2002 г., 0213024.3 от 7 июня 2002 г., 0225006.6 от 28 октября 2002 г. и 0228425.5 от 6 декабря 2002 г., а также заявки на американский патент № 10/326,571 от 20 декабря 2002 г. Полное содержание всех этих заявок на патент известного уровня техники приведено в настоящей заявке в качестве ссылки.

Настоящее изобретение относится к новым способу бесконтактной передачи энергии, системе для его осуществления и компонентам этой системы.

Уровень техники

Во многих современных портативных устройствах используют «вторичные» перезаряжаемые элементы питания, что экономит затраты пользователя и устраняет неудобства, связанные с необходимостью постоянной покупки новых элементов питания. Примеры таких устройств включают сотовые телефоны, переносные компьютеры, карманные персональные компьютеры типа Ра1т 500, электробритвы и электрические зубные щетки. В некоторых таких устройствах элементы питания заряжают с использованием индуктивной связи вместо использования непосредственного электрического подключения. Примеры таких устройств включают электрическую зубную щетку Вгаип Ога1 В Р1ак Сои1то1 ро\тег 1оо1йЬти8Й, беспроводный телефон Раиаюше Ощйа1 Согб1е55 Рйоие 8о1и1юи КХ-РН15АЬ и электробритвы компании Раиаюше тиШ-йеаб теи'к кйауега Е870/40 5епе5.

Каждое из этих устройств обычно содержит адаптер или зарядное устройство, которое получает питание от электросети, прикуривателя автомобиля или других источников энергии и преобразует ее в форму, пригодную для заряда вторичных элементов питания. При этом существует ряд проблем, связанных с обычными средствами подачи энергии для питания или для заряда этих устройств:

Характеристики элементов питания, используемых в каждом из устройств и средства подключения к ним, существенно различаются у разных производителей и в разных устройствах. Поэтому пользователи, которые имеют несколько таких устройств, также должны иметь несколько различных адаптеров. Пользователь, находясь в поездке, должен перевозить с собой всю коллекцию зарядных устройств, если он предполагает использовать эти устройства в течение этого времени.

При использовании адаптеров и зарядных устройств часто требуется подключать небольшой разъем к устройству или устанавливать устройство в стенд в определенном точном положении, что связано с некоторыми неудобствами. Если пользователь не сможет подключить или установить свое устройство в зарядное устройство, и если в нем сядет батарея, устройство становится непригодным для использования, и важные данные, записанные в данном устройстве, могут быть даже потеряны.

Кроме того, большинство адаптеров и зарядных устройств необходимо включать в розетки электросети и, следовательно, когда несколько таких устройств используют одновременно, провода, проходящие от вилок, занимают много места, создают беспорядок и перепутываются.

Помимо вышеуказанных проблем, возникающих при использовании обычных способов заряда устройств, также существуют практические проблемы, связанные с использованием устройств, имеющих открытый электрический контакт. Например, устройства нельзя использовать во влажной среде из-за возможной коррозии или короткого замыкания контактов, их также нельзя использовать в среде, содержащей огнеопасные газы, из-за возможности возникновения электрических искр.

Зарядные устройства, в которых используют индуктивный способ заряда, позволяют устранить необходимость использования открытых электрических контактов, что, таким образом, позволяет герметизировать адаптер и устройство для использования его во влажной среде (например, указанная выше электрическая зубная щетка предназначена для использования в ванной комнате). Однако такие зарядные устройства обладают всеми другими проблемами, описанными выше. Например, такое устройство необходимо точно устанавливать на зарядное устройство в определенном положении (см. фиг. 1а и 1Ь). При этом используются специальные адаптеры, специально разработанные определенным производителем для определенной модели устройства, которые позволяют одновременно заряжать только одно устройство. В результате, пользователь должен иметь и использовать набор различных адаптеров.

Также существуют универсальные зарядные устройства (такие, как Майа МН-С777 Рй.15 ишуегаа1 ейатдет), при использовании которых батареи различной формы, имеющие разные характеристики, нужно извлекать из устройства и заряжать с помощью единого устройства. Хотя такие универсальные зарядные устройства устраняют необходимость в использовании различных зарядных устройств для различных приборов, они создают еще большие неудобства для пользователя в том смысле, что батарею необходимо вначале извлечь, затем зарядное устройство требуется настроить, и батарею необходимо точно установить внутри или рядом с зарядным устройством. Кроме того, требуются затратить время для правильного определения пары металлических контактов батареи, которые должны использоваться в зарядном устройстве.

Из публикации ϋδ 3938018 известна «Система индуктивного заряда», в которой описано средство для бесконтактного заряда батареи. В известном средстве индуктивная катушка на стороне первичной обмотки совмещена с горизонтальной индуктивной катушкой вторичного устройства, когда устройство устанавливают в полость на стороне первичной обмотки. Указанная полость обеспечивает относительное точное совмещение, которое необходимо в этой конструкции для обеспечения хорошей связи между

- 1 006929 первичной и вторичной обмотками.

Из публикации И8 5959433 также известна «Универсальная индуктивная система заряда батареи», в которой описана бесконтактная система заряда батареи. Описанное зарядное устройство батареи включает одну зарядную катушку, образующую магнитный поток, линии которого индуцируют электрический ток в батарее, причём батарея может представлять собой батарею для сотовых телефонов или батарею для переносных компьютеров.

Из публикации И8 4873677 также известно «Зарядное устройство для электронного прибора», в котором описано зарядное устройство для электронного прибора, включающее пару катушек. Эта пара катушек включена так, что они работают в противофазе, в результате чего возникает связь по магнитному потоку между обеими катушками. Электронное устройство, такое как часы, можно устанавливать на эти две катушки для передачи в него энергии.

Из описания к патенту И8 5952814 также известно «Устройство индукционного заряда и электронное устройство», в котором представлено индукционное зарядное устройство, предназначенное для заряда перезаряжаемой батареи. Форма внешнего корпуса электронного устройства соответствует внутренней форме зарядного устройства, что позволяет обеспечить точное совмещение первичной и вторичной обмоток.

Из описания к патенту И8 6208115 также известен «Узел замены батареи», в котором предусмотрено использование узла замены батареи, которую можно заряжать индуктивно.

В публикации XVО 00/61400 «Устройство для индуктивной передачи электроэнергии» предложено средство индуктивной передачи энергии в конвейеры.

В публикации νθ 95/11545 «Катушки индуктивного съема энергии» предложена система, предназначенная для обеспечения индуктивного питания электрических транспортных средств через последовательность установленных в дорожное покрытие плоских первичных обмоток.

Для преодоления ограничений систем индуктивной передачи энергии, в которых требуется, чтобы «вторичные» устройства были совмещены по оси с первичным блоком, можно предположить, что очевидное решение состоит в использовании простой системы индуктивной передачи энергии, в которой первичный блок может формировать электромагнитное поле на большой площади (см. фиг. 2а). Пользователь может просто устанавливать одно или больше устройств, предназначенных для перезарядки, в пределах дальности действия первичного блока, при этом не требуется точное их совмещение. Например, такой первичный блок может состоять из катушки, окружающей большую площадь. Когда ток протекает через катушку, образуется электромагнитное поле, проходящее по большой площади, и устройство можно устанавливать в любом месте в пределах этой площади. Хотя такой способ является теоретически возможным, он имеет множество недостатков. Во-первых, интенсивность электромагнитного излучения оговорена законодательно. Это означает, что этот способ можно использовать для передачи энергии только на ограниченном расстоянии. Кроме того, существует множество объектов, на которые может влиять интенсивное магнитное поле. Например, могут быть разрушены данные, записанные на кредитной карточке, а в объектах, изготовленных из металла, будут индуцироваться вихревые токи, приводящие к нежелательному их нагреву. Кроме того, если вторичное устройство, содержащее обычную катушку (см. фиг. 2а), будет расположено рядом с металлической пластиной, такой как медная пластина печатной платы, или рядом с металлическим кожухом элемента питания, связь, вероятно, будет существенно ослаблена.

Для исключения необходимости генерировать поля большой площади может быть использован набор катушек (см. фиг. 3), в котором активируются только некоторые катушки. Этот способ описан в статье, опубликованной в 1оитпа1 о£ 1йе Мадпейск 8ос1е1у о£ 1араи под названием «Сой 8Наре ίη а Беккйуре Соп1ас11с55 Ро\тег 8!а!юп 8у51еш» (29-ого ноября 2001 г.) В этом варианте использования множества катушек сенсорный механизм определяет относительное расположение вторичного устройства по отношению к первичному блоку. Система управления затем активирует соответствующие катушки для передачи энергии на вторичное устройство с установленным его местоположением.

Хотя этот способ обеспечивает решение указанных выше проблем, он решает их очень сложным и дорогостоящим способом. Степень локализации первичного поля ограничена количеством катушек и, следовательно, количеством используемых цепей возбуждения (то есть, «разрешающей способностью» первичного блока). Затраты, связанные с использованием системы, содержащей множество катушек, существенно ограничивают коммерческое применение этой концепции. Недостатком является также неоднородное распределение поля. Когда все катушки в блоке одновременно активируют, в сумме они будут эквивалентны одной большой катушке, при этом распределение магнитного поля, очевидно, будет иметь минимум в центре катушки.

Другая схема представлена в публикации И8 5519262 «Система передачи энергии с использованием ближнего поля», в которой описан первичный блок, имеющий множество узких индуктивных катушек (или, в качестве альтернативы, пластин с емкостной связью), расположенных от одного до другого края плоской пластины, что создает множество вертикальных полей, которые возбуждают со сдвигом фазы так, что синусоидальная волна активности перемещается по пластине. Приемное устройство содержит два вертикальных съемника поля, установленных так, что независимо от его положения на пластине, оно

- 2 006929 всегда может снимать энергию по меньшей мере с одного из съемников. Хотя эта схема также обеспечивает свободу движения устройства, она обладает недостатками, связанными с необходимостью использования сложного вторичного устройства, имеющего фиксированную разрешающую способность, и обеспечивающего плохую связь из-за того, что обратный путь потока проходит через воздух.

Раскрытие изобретения

Ни одно из решений известного уровня техники не позволяет удовлетворительно решить все проблемы, описанные выше. Было бы предпочтительно получить решение, позволяющее передавать энергию в портативное устройство со всеми следующими свойствами при обеспечении эффективности его работы:

- универсальность: один первичный блок, позволяющий передавать энергию в различные вторичные устройства с различными требованиями по мощности питания, что устраняет необходимость использования множества различных адаптеров и зарядных устройств;

- удобство: единый первичный блок, позволяющий размещать вторичные устройства в любом месте в пределах активной близости, что устраняет необходимость подключения или размещения вторичных устройств точно по отношению к адаптеру или зарядному устройству;

- множество нагрузок: один первичный блок, позволяющий передавать энергию во множество различных вторичных устройств с различной мощностью питания одновременно;

- гибкость использования в различных условиях окружающей среды: один первичный блок, позволяющий передавать энергию во вторичные устройства так, что при этом не требуется обеспечивать непосредственный электрический контакт, что позволяет использовать вторичные устройства и сам первичный блок во влажной, содержащей газы, чистой и другой нетипичной окружающей среде;

- низкий уровень электромагнитного излучения: первичный блок может передавать энергию так, что при этом минимизируется интенсивность и сила генерируемого магнитного поля.

Очевидно, что количество портативных устройств с питанием от батареи постоянно увеличивается. При этом первичные элементы питания или батареи, установленные в этих устройствах, требуется выбрасывать после их использования, что связано с большими затратами и наносит вред окружающей среде. Вторичные элементы питания или батареи можно перезаряжать и использовать снова и снова.

Множество портативных устройств содержат приемные отсеки для установки батарей, имеющих размеры и рабочее напряжение, соответствующие принятому в промышленности стандарту, такие как элементы питания типа АА, ААА, С, Ό и РР3. Это обеспечивает для пользователя свободу выбора использования первичных или вторичных элементов питания, и свободу выбора различных типов элементов питания. После разряда вторичные элементы питания обычно необходимо вынимать из устройства и устанавливать в отдельное зарядное устройство. В качестве альтернативы, некоторые портативные устройства содержат встроенные цепи заряда, что позволяет перезаряжать элементы питания на месте при подключении устройства к внешнему источнику питания.

Для пользователя неудобно как извлекать элементы питания из устройства для перезарядки, так и подключать устройство к внешнему источнику питания для перезарядки на месте. Было бы более предпочтительным обеспечить возможность заряда элементов питания без выполнения этих операций с использованием определенного бесконтактного средства.

Некоторые портативные устройства позволяют принимать энергию, передаваемую с использованием индуктивной связи от зарядного устройства, например, зубная щетка Вгаип Ога1 В Р1ак Сои1го1. Такие портативные устройства обычно содержат специально выполненный предназначенный для этой цели встроенный в устройство модуль приема энергии, который затем соединяется с установленным внутри устройства стандартным элементом или батареей (которая может быть как съемной, так и несъемной).

Однако для пользователя было бы удобным иметь возможность преобразования любого портативного устройства, в котором используют элементы питания с размерами, соответствующими принятому в промышленности стандарту, в устройство с индуктивным зарядом путем простой установки индуктивно перезаряжаемых элементов питания или батарей, которые затем можно было бы перезаряжать на месте путем размещения устройства на индуктивном зарядном устройстве.

Примеры известного уровня техники включают публикацию И8 6208115, в которой описан узел замены батареи с возможностью индуктивного заряда.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предложена система передачи энергии без непосредственного электрического контакта, содержащая: поверхность переноса энергии, вторичное устройство, приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии при использовании системы; первичный блок, содержащий средство генерирования поля, распределенное в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии, для генерирования электромагнитного поля в области переноса энергии указанной поверхности, причем в пределах этой области вторичное устройство при нахождении его в рабочем положении образует эффективную связь с потоком, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, характеризующаяся тем, что вторичное устройство, имеющее возможность отделения от первичного блока и включающее по меньшей мере один электрический проводник, посредством которого электромагнитное поле, генерируемое средством генерирования

- 3 006929 поля, образует связь и индуцирует ток, протекающий в проводнике при нахождении вторичного устройства в указанном рабочем положении; при этом средство генерирования поля сконфигурировано так, что, когда в него подают заданный ток при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью передачи энергии, силовые линии электромагнитного поля, генерируемого средством генерирования поля, распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, и при этом среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предложен первичный блок, предназначенный для использования в системе передачи энергии, содержащий поверхность переноса энергии и вторичное устройство, отделяемое от первичного блока и приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока без необходимости непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, характеризующийся тем, что он содержит средство генерирования, распределенное в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии для генерирования электромагнитного поля по поверхности переноса энергии указанной поверхности, причем в пределах этой площади вторичное устройство при нахождении его в указанном рабочем положении образует эффективную связь с потоком, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, при этом средство генерирования поля сконфигурировано так, что когда в него подают заданный ток при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью переноса энергии, силовые линии электромагнитного поля, генерируемого средством генерирования поля, распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, и при этом среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предложен способ передачи энергии от первичного блока во вторичное устройство, которое может быть отделено от первичного блока, без непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, включающий генерирование электромагнитного поля в области переноса энергии поверхности переноса энергии с помощью средства генерирования поля, распределенного в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии, причем поверхность переноса энергии имеет такую форму и расположена таким образом, что вторичное устройство может быть размещено в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока, при этом область переноса энергии представляет собой область указанной поверхности, в пределах которой вторичное устройство может образовывать эффективную связь с потоком, когда оно находится в своем указанном рабочем положении, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, а указанное поле имеет такую конфигурацию, что при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью переноса энергии линии электромагнитного поля распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, причём среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше; при этом при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении образуется связь электромагнитного поля по меньшей мере с одним электрическим проводником указанного вторичного устройства, в результате чего в нем индуцируется ток.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предложено портативное электрическое или электронное устройство, предназначенное для индуктивного получения энергии от первичного блока, содержащее элемент крышки, включающий, по существу, плоский участок с внутренней и внешней поверхностями, причем устройство адаптировано для размещения внешней поверхностью на первичном блоке или рядом с ним при приеме энергии от него, и элемент приема энергии, выполненный в форме тонкого листа, содержащий обмотку, расположенную в непосредственной близости к указанной внутренней поверхности элемента крышки, и имеющий центральную ось, расположенную, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка, для индуктивного получения энергии от первичного блока при расположении устройства на первичном блоке или рядом с ним.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, предложена перезаряжаемая батарея, предназначенная для индуктивного получения энергии от первичного блока, когда она установлена внутри отсека портативного электрического или электронного устройства, которое содержит элемент крышки, включающий, по существу, плоский участок с внутренней и внешней поверхностями, и адаптировано для размещения указанной внешней поверхностью на первичном блоке или рядом с ним при за

- 4 006929 ряде батареи, причём устройство выполнено с возможностью размещения батареи в отсеке так, что ее продольная ось продолжается, в общем, параллельно плоскости указанного плоского участка, при этом указанная батарея содержит элемент приема энергии, выполненный в виде тонкого листа и содержащий обмотку, расположенную в непосредственной близости к внутренней поверхности элемента крышки, когда элемент удерживается таким образом в указанном отсеке, и имеющий центральную ось, проходящую, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка, для индуктивного получения энергии от первичного блока при расположении устройства на первичном блоке или рядом с ним; а также соединенный с элементом приема энергии перезаряжаемый запасающий энергию элемент, предназначенный для накопления энергии, полученной индуктивно с помощью элемента приема энергии.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, предложен первичный блок, предназначенный для использования в системе передачи энергии, содержащий поверхность переноса энергии и вторичное устройство, отделяемое от первичного блока и приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока без необходимости непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, характеризующийся тем, что содержит средство генерирования поля, имеющее множество, по существу, плоских проводящих элементов, расположенных на поверхности переноса энергии или под ней в основном параллельно друг другу в области генерирования, для генерирования электромагнитного поля в области переноса энергии, причём проводящие элементы расположены на таком достаточно малом расстоянии друг от друга, чтобы вторичное устройство в рабочем положении перекрывало два или более проводящих элемента, при этом соответствующие мгновенные токи, одновременно протекающие через все проводящие элементы в области генерирования имеют одинаковое общее направление.

Вторичное устройство, предназначенное для использования с системой, блоком или способом по первому, второму или третьему аспектам изобретения, включает по меньшей мере один электрический проводник и имеет, по существу, пластинчатый форм-фактор.

В контексте настоящей заявки слово «пластинчатый» определяет структуру в форме тонкого листа или тонкой пластины. Тонкий лист или тонкая пластина могут быть, по существу, плоскими, или могут быть изогнутыми.

Первичный блок может включать интегрированный источник питания по меньшей мере для одного средства генерирования электромагнитного поля, или может содержать соединитель или подобные устройства, позволяющие подключать по меньшей мере одно средство к внешнему источнику питания.

В некоторых вариантах выполнения средство, предназначенное для генерирования электромагнитного поля, имеет высоту, которая не превышает половины ширины или половины длины области переноса энергии; в некоторых вариантах выполнения высота может составлять не более чем 1/5 ширины или 1/5 длины области переноса энергии.

По меньшей мере один электрический проводник во вторичном устройстве может быть намотан вокруг сердечника, который концентрирует внутри себя поток поля. В частности, сердечник (в случае его использования) может формировать путь наименьшего сопротивления для линий потока электромагнитного поля, генерируемого первичным блоком. Сердечник может представлять собой аморфный, проницаемый для магнитного поля материал. В некоторых вариантах выполнения не требуется использовать аморфный сердечник.

Когда используют аморфный сердечник, предпочтительно, чтобы аморфный магнитный материал не был отожженным или, по существу, находился в состоянии после отливки. Материал может быть по меньшей мере на 70% не отожженным, или по меньшей мере на 90% неотожженным. Это необходимо из-за того, что в результате отжига аморфный магнитный материал становится хрупким, что является недостатком при установке его в такое устройство, как мобильный телефон, который может использоваться в условиях грубого обращения, например, при случайном падении. В особо предпочтительном варианте выполнения, аморфный магнитный материал выполнен в форме гибкой ленты, которая может содержать один или более слоев одного или больше одинаковых или различных аморфных магнитных материалов. Соответствующие материалы включают сплавы, которые могут содержать железо, бор и кремний или другие соответствующие материалы. Сплав плавят и затем так быстро охлаждают («закаливают»), что при этом отсутствует время для кристаллизации при отверждении сплава, в результате чего сплав остается в стеклоподобном аморфном состоянии. Соответствующие материалы включают Ме!д1аз® 2714А и подобные материалы. Также можно использовать сплав пермаллой или мю-металл, или подобные материалы.

Сердечник во вторичном устройстве, в случае его использования, предпочтительно представляет собой сердечник с высокой магнитной проницаемостью. Относительная проницаемость такого сердечника предпочтительно составляет по меньшей мере 100, еще более предпочтительно по меньшей мере 500 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 1000, причем особенно предпочтительно использовать сердечник с величинами проницаемости по меньшей мере от 10000 до 100000.

По меньшей мере одно средство, предназначенное для генерирования электромагнитного поля, может представлять собой катушку, например, выполненную в форме провода определенной длины или полоску печатной платы, или может быть выполнено в форме электропроводной пластины соответст

- 5 006929 вующей конфигурации, или может содержать любую соответствующую компоновку проводников. Предпочтительный материал представляет собой медь, хотя можно использовать другие электропроводные материалы, обычно металлы, если это необходимо. Следует понимать, что термин «катушка» здесь предназначен для охвата любого соответствующего электрического проводника, формирующего электрическую цепь, по которой может протекать электрический ток, и, таким образом, генерировать электромагнитное поле. В частности, «катушка» не обязательно должна быть намотана вокруг сердечника или на оправки или тому подобное, но может представлять собой простую или сложную петлю или эквивалентную структуру.

Предпочтительно используют достаточно большую область переноса энергии первичного блока для установки на ней проводника и/или сердечника вторичного устройства с множеством вариантов ориентации. В особенно предпочтительном варианте выполнения область переноса энергии выполнена достаточно большой для установки проводника и/или сердечника вторичного устройства с любой ориентацией на ней. Таким образом, передача энергии от первичного блока во вторичное устройство может быть обеспечена без необходимости совмещения проводника и/или сердечника вторичного устройства в каком-то определенном направлении при размещении вторичного устройства на поверхности переноса энергии первичного блока.

По существу, пластинчатая поверхность переноса энергии первичного блока может быть выполнена, по существу, плоской или может быть изогнута или может иметь любую конфигурацию, заполняющую заданное пространство, такое, как отсек для перчаток приборной панели автомобиля или тому подобное. В частности, предпочтительно, когда средство, предназначенное для генерирования электромагнитного поля, не выступает и не продолжается над или за пределами поверхности переноса энергии.

Ключевое свойство средства, предназначенного для генерирования электромагнитного поля в первичном блоке состоит в том, что линии электромагнитного поля, генерируемые с помощью такого средства, измеряемые при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью переноса энергии, распределены в двух измерениях по меньшей мере над одной областью переноса энергии и образуют угол 45° или меньше к области переноса энергии в непосредственной близости к ней (например, на расстоянии меньше, чем высота или ширина области переноса энергии) по любой части, составляющей четверть длины области переноса энергии, измеряемой в направлении, параллельном линиям поля.

Измерение линий поля в этом отношении следует понимать как измерение линий поля при расположении поверх усредненной четверти длины области переноса энергии, а не как измерения в один момент в одной точке. В некоторых вариантах выполнения линии поля образуют угол 30° или меньше, в других вариантах выполнения расположены, по существу, параллельно, по меньшей мере, центральной части соответствующей области переноса энергии. Такая конструкция полностью отличается от систем известного уровня техники, в которых линии поля обычно располагаются, по существу, перпендикулярно поверхности первичного блока. Благодаря генерированию электромагнитных полей, которые расположены в большей или меньшей степени параллельно или, по меньшей мере, имеют существенную компоненту, расположенную параллельно области переноса энергии, возможно обеспечить управление полем так, что возникают угловые его вариации в плоскости области переноса энергии или параллельно ей, что помогает исключить любые стационарные минимумы электромагнитного поля, которые, в противном случае, могли бы снизить эффективность заряда при определенной ориентации вторичного устройства на поверхности переноса энергии. Направление линий поля можно вращать по всей окружности или по части окружности, в одном или в обоих направлениях. В качестве альтернативы, направление может «колебаться» или флуктуировать или его можно переключать между двумя или больше направлениями. В более сложных конфигурациях направление линий поля может изменяться по фигуре Лиссажу или подобной кривой.

В некоторых вариантах выполнения линии поля могут быть расположены, по существу, параллельно друг другу в любой заданной области переноса энергии или, по меньшей мере, имеют компоненты расположенные в плоскости области переноса энергии или параллельно ей, которые, по существу, параллельны друг другу в любой заданный момент времени.

Следует понимать, что одно средство генерирования электромагнитного поля можно использовать для формирования поля для более чем одной области переноса энергии; кроме того, более чем одно средство можно использовать для формирования поля только для одной области переноса энергии. Другими словами, не обязательно должно быть выдержано соответствие один к одному между средством генерирования электромагнитного поля и областью переноса энергии.

Вторичное устройство может иметь, по существу, плоский форм-фактор с толщиной сердечника 2 мм или меньше. При использовании такого материала, как один или больше аморфных листов металла возможно выполнение сердечника, толщиной менее 1 мм для вариантов применения, в которых важно учитывать размер и вес (см. фиг. 7а).

В предпочтительном варианте выполнения первичный блок может включать пару проводников, содержащих расположенные рядом друг с другом в одной плоскости обмотки, которые имеют, по существу, взаимно параллельные линейные секции, расположенные так, что образуется, по существу, равномерное электромагнитное поле, проходящее, в общем, параллельно или образующее угол 45° или мень

- 6 006929 ше к плоскости обмоток, но, по существу, под прямыми углами к параллельным секциям.

Обмотки в данном варианте выполнения могут быть сформированы с приданием им, в общем, спиральной формы, содержащей последовательности витков, имеющих, по существу, параллельные прямые секции.

Предпочтительно первичный блок может включать первую и вторую пары проводников, наложенные друг на друга, по существу, в параллельных плоскостях, по существу, с параллельными линейными секциями первой пары, расположенной, в общем, под прямыми углами к, по существу, параллельным линейным секциям второй пары, и дополнительно содержащий схему возбуждения, которая установлена для возбуждения их таким образом, чтобы получаемое в результате поле вращалось в плоскости, по существу, параллельной плоскостям обмоток.

Когда вторичное устройство содержит индуктивно перезаряжаемую батарею или элемент, батарея или элемент имеет первичную ось, и ее можно перезаряжать с использованием переменного поля, протекающего по первичной оси батареи или элемента, причем батарея или элемент содержит кожух и внешнее электрическое соединение с размерами, принятым для батарей или элементов питания, соответствующих промышленному стандарту, средство накопления энергии, необязательное средство концентрация потока, средство приема энергии, средство преобразования принятой энергии в форму, пригодную для передачи от элемента питания через внешние электрические соединения, или для перезарядки средства накопления энергии или для обоих.

Предложенное изобретение существенно отличается по конструкции от обычных систем индуктивной передачи энергии. Разница между обычными системами и предложенной системой лучше всего представлена в виде соответствующих структур линий магнитного потока (см. фиг. 2а и 4).

Обычная система: в обычной системе (см. фиг. 2а) обычно ток магнитного поля генерируют с использованием плоской первичной катушки, линии магнитного поля которой выходят из плоскости перпендикулярно. Вторичное устройство обычно имеет круглую или квадратную катушку, которая окружает некоторые или все эти линии потока.

Предложенная система: в предложенной системе силовые линии магнитного поля проходят, по существу, горизонтально поверхности плоскости (см. фиг. 4), а не выходят непосредственно из плоскости, как показано на фиг. 2а. Вторичное устройство, следовательно, может иметь удлиненную обмотку, намотанную вокруг магнитного сердечника. См. фиг. 7а и 7Ь. Когда вторичное устройство расположено на первичном блоке, линии потока притягиваются и проходят через магнитный сердечник вторичного устройства, поскольку он представляет собой путь наименьшего магнитного сопротивления. Это обеспечивает эффективную связь между вторичным устройством и первичным блоком.

Вторичный сердечник и обмотка могут быть выполнены, по существу, плоскими и могут формировать очень тонкий компонент.

При описании настоящего изобретения используется конкретная терминология для ясности изложения. Однако при этом не предполагается, что настоящее изобретение ограничено конкретными выбранными, таким образом, терминами, и следует понимать, что каждый конкретный термин включает все технические эквиваленты, которые работают аналогичным образом для выполнения аналогичного назначения.

Следует понимать, что термин «область переноса энергии», используемый в настоящей заявке на патент, может относиться к области по меньшей мере одного средства, предназначенного для генерирования поля (например, одного или больше проводников, выполненных в форме катушки) или к области, сформированной с использованием комбинации первичных проводников, где вторичное устройство позволяет обеспечить эффективную связь потока. Некоторые варианты такой конструкции показаны на фиг. 6а - 61 и 9с, как компонент 740. Свойство «области переноса энергии» состоит в распределении проводников по существенной области первичного блока, сконфигурированной так, что становится возможным с помощью по меньшей мере одного средства генерировать поле, возбуждаемое для получения мгновенного суммарного потока в одном направлении. Первичный блок может иметь более чем одну область переноса энергии. Одна область переноса энергии является отдельной от другой области переноса энергии, когда не может быть образована эффективная связь потока с вторичным устройством (как в случае, показанном на фиг. 7а) при любом повороте на границе.

Следует понимать, что термин «катушка», используемый в настоящем патенте, относится ко всем конфигурациям проводника, которые обладают свойством области переноса энергии, как описано выше. Это включает витки провода или печатных дорожек или пластину, как показано на фиг. 8е. Проводники могут быть изготовлены из меди, золота, сплавов или любого другого соответствующего материала.

Настоящее изобретение относится к вращению вторичного устройства в нескольких местах. Здесь следует пояснить, что здесь имеется в виду поворот вторичного устройства вокруг оси вращения, которая представляет собой ось, перпендикулярную к плоскости области переноса энергии.

Такое радикальное изменение конструкции позволяет преодолеть множество недостатков известных систем. Полезные свойства предложенного изобретения включают:

- не требуется точного совмещения: вторичное устройство может быть установлено в любом месте на области переноса энергии первичного блока;

- 7 006929

- равномерная связь: в предложенном изобретении связь между первичным блоком и вторичным устройством намного более равномерна по области переноса энергии по сравнению с обычными первичной и вторичной катушками. В обычной системе с большой катушкой (см. фиг. 2а) сила поля падает до минимума в центре катушки, в плоскости катушки (см. фиг. 2Ь). Это подразумевает, что, когда требуется обеспечить эффективную передачу достаточной энергии в центре, сила поля в минимуме должна превышать определенное пороговое значение. Сила поля в максимуме тогда будет существенно выше, чем требуемое пороговое значение, и это может привести к нежелательным последствиям;

- универсальность: множество различных вторичных устройств, даже таких, которые предъявляют различные требования по энергии питания, может быть расположено в областях заряда на поверхности переноса энергии первичного блока, для одновременного получения энергии;

- повышенная эффективность связи: не обязательно используемый магнитный материал с высокой проникающей способностью, установленный во вторичном устройстве, существенно увеличивает индуцируемый поток, благодаря образованию пути с низким магнитным сопротивлением. Это позволяет существенно увеличить передачу энергии;

- требуемый форм-фактор для вторичного устройства: структура системы позволяет использовать тонкие листы магнитного материала (такие, как ленты из аморфного металла). Это означает, что вторичные устройства могут иметь форм-фактор тонкого листа, что дает возможность устанавливать их в задней части мобильных телефонов и других электронных устройств. Если магнитный материал используют в центре обычных катушек, он обычно увеличивает размеры вторичного устройства;

- минимальные утечки поля: когда одно или больше вторичных устройств установлено в области переноса энергии первичного блока, становится возможным использовать магнитный материал таким образом, что больше чем половина магнитной цепи будет проходить через магнитный материал с низким магнитным сопротивлением (см. фиг. 46). Это означает, что большая часть потока протекает для создания данной магнитодвижущей силы (МДС). Поскольку индуцированное напряжение пропорционально скорости изменения связанного потока, это будет увеличивать передачу энергии на вторичное устройство. Чем меньше количество и чем уже зазоры воздуха в магнитной цепи, тем меньшая часть поля будет рассеиваться, тем более плотно поток будет удерживаться на поверхности первичного блока, и, следовательно, утечки будут минимальными;

- эффективность в отношении затрат: в отличие от конструкции с использованием множества катушек, данное решение требует использования гораздо более простой системы управления с применением меньшего количества компонентов;

- свободное вращение вокруг оси вторичного устройства: если вторичное устройство выполнено тонким или в случае необходимости даже цилиндрическим (см. фиг. 10), оно может быть построено так, что будет обеспечиваться хорошая его связь с потоком, независимо от степени его поворота вокруг его длинной оси. Это, в частности, может быть преимуществом, если вторичное устройство представляет собой элемент батареи, установленный внутри другого устройства, когда его осевое вращение трудно контролировать;

- магнитный сердечник во вторичном устройстве может быть расположен рядом с другими параллельными металлическими плоскостями внутри или рядом с устройством, например, рядом с печатной платой с медными проводниками или алюминиевой крышкой. В этом случае рабочие характеристики вариантов выполнения настоящего изобретения будут существенно лучшими, чем при использовании обычной катушки, намотанной вокруг сердечника, поскольку будет происходить уменьшение потока по линиям поля, проходящим через катушку обычного устройства, если катушка расположена рядом с металлической пластиной (из-за того, что линии потока должны проходить перпендикулярно к пластине катушки). Поскольку в вариантах выполнения настоящего изобретения линии потока проходят вдоль плоскости сердечника, и поэтому также вдоль металлической пластины, рабочие характеристики улучшаются. Дополнительное преимущество состоит в том, что магнитный сердечник во вторичном устройстве в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения может действовать как экран между электромагнитным полем, генерируемым первичным блоком, и любыми предметами (например, электрическими цепями, элементами батареи), расположенными с другой стороны магнитного сердечника;

- поскольку проникающая способность магнитного сердечника выше, чем проникающая способность воздуха, магнитный сердечник вторичного устройства в вариантах выполнения настоящего изобретения действует так, что концентрирует магнитный поток, благодаря чему захватывает большую часть потока, чем в противном случае протекало бы через эквивалентное поперечное сечение. Размер «фактора формы» сердечника (эквивалентной сферы, захватывающей поток) для аппроксимации первого порядка определяют по наибольшему размеру плоскости сердечника. Поэтому, если сердечник вторичного устройства, в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения, имеет плоские размеры, с существенно неквадратным соотношением геометрических размеров, например, имеет форму прямоугольника 4:1, а не квадрата 1:1, он будет захватывать пропорционально большую часть потока, проходящего параллельно направлению его наибольшего размера в плоскости. Поэтому при использовании в устройствах, которые имеют ограниченное соотношение геометрических размеров (например,

- 8 006929 длинное тонкое устройство, такое, как головной телефон или авторучка), будет обеспечено существенное повышение рабочих характеристик по сравнению с характеристиками обычной катушки с такой же площадью.

Первичный блок обычно состоит из следующих компонентов (см. фиг. 5):

- источник питания: этот источник питания преобразует напряжение электрической сети в низкое постоянное напряжение питания. Обычно он представляет собой обычный трансформатор или импульсный источник питания;

- блок управления: блок управления выполняет функцию поддержания резонанса в цепи, при условии, что индуктивность средства генерирования поля изменяется в присутствии вторичных устройств. Для обеспечения этой функции блок управления может быть соединен с блоком датчика, который обеспечивает обратную связь, в соответствии с текущим состоянием цепи. Он также может быть соединен с набором конденсаторов, которые можно подключать или отключать в случае необходимости. Если средство для генерирования поля требует использования более одной цепи возбуждения, блок управления также может координировать параметры, такие, как разность фазы или время включения/выключения различных цепей возбуждения так, что обеспечивается требуемый эффект. Также возможно разработать систему с таким значением О (добротности), чтобы она работала в определенном диапазоне индуктивности, что устраняет необходимость использования вышеуказанной системы управления;

- цепи возбуждения: блок управления управляет блоком возбуждения и обеспечивает генерирование переменного тока с помощью средства генерирования поля или компонента этого средства. Можно использовать более одной схемы возбуждения, в зависимости от количества независимых компонентов в средстве;

- средство для генерирования электромагнитного поля: в средстве используется ток, подаваемый от цепей возбуждения, для генерирования электромагнитных полей заданной формы и интенсивности. Точная конфигурация средства определяет форму и интенсивность генерируемого поля. Средство может включать магнитный материал, который действует как направляющая потока, а также один или больше независимо возбуждаемых компонентов (обмоток), которые вместе формируют область переноса энергии. Возможно использование множества конструктивных вариантов выполнения и их примеры показаны на фиг. 6;

- блок датчика: блок датчика собирает и передает соответствующие данные в блок управления для интерпретации.

Вторичное устройство обычно состоит из следующих компонентов, которые показаны на фиг. 5:

- магнитный блок: магнитный блок преобразует энергию, запасенную в магнитном поле, генерируемого с помощью первичного блока, обратно в электроэнергию. Обычно он выполнен в виде обмотки, намотанной вокруг магнитного сердечника с высокой проникающей способностью. Наибольший размер сердечника обычно совпадает с центральной осью обмотки;

- блок преобразования (860, фиг. 5): блок преобразования преобразует изменяющийся ток, принимаемый магнитным блоком в определенную форму, которую можно использовать в устройстве, с которым он соединен. Например, блок преобразования может преобразовывать флуктуирующий ток в нерегулируемый постоянный ток питания с помощью двухтактного мостового выпрямителя и сглаживающего конденсатора. В других случаях блок преобразования может быть подключен к элементу нагрева или к зарядному устройству батареи. Обычно также используют конденсатор, включенный параллельно или последовательно с магнитным блоком для формирования резонансной цепи на рабочей частоте первичного блока.

В типичном режиме работы одно или больше вторичных устройств помещают на поверхность переноса энергии первичного блока. Поток протекает по меньшей мере через один проводник и/или сердечник присутствующих вторичных устройств, в результате чего индуцируется ток. В зависимости от конфигурации средства, используемого в первичном блоке для генерирования поля, вращение вторичного устройства может влиять на величину связанного потока.

Первичный блок

Первичный блок может быть выполнен с использованием множества различных форм, например:

- в виде плоской платформы или подкладки, которую можно устанавливать на столе и на других плоских поверхностях;

- встроенный в мебель, такую как полки, столы, прилавки, стулья, книжные шкафы и т.д., благодаря чему первичный блок может быть сделан невидимым;

- как часть крышки, такой как крышка выдвижного ящика стола, коробки, отсека для перчаток автомобиля, контейнера для механического инструмента;

- как плоская платформа или подкладка, которую можно закреплять на стене и использовать вертикально.

Питание первичного блока может обеспечиваться от различных источников, например:

- от розетки питания сети переменного тока,

- от гнезда прикуривателя транспортного средства,

- от батареи,

- 9 006929

- от топливных элементов,

- от солнечной панели,

- от мышечной энергии человека.

Первичный блок может быть выполнен как малых размеров для установки только одного вторичного устройства на поверхности переноса энергии, так и достаточно большим для обеспечения возможности одновременной установки множества вторичных устройств в разных областях переноса энергии.

Средство для генерирования поля в первичном блоке можно возбуждать на частоте переменного тока сети (50 или 60 Гц) или на некоторой более высокой частоте.

Блок датчика первичного блока может определять присутствие вторичных устройств, количество присутствующих вторичных устройств и даже присутствие другого магнитного материала, который не представляет собой часть вторичного устройства. Эту информацию можно использовать для управления током, подаваемым в средство генерирования поля первичного блока.

Первичный блок и/или вторичное устройство могут быть выполнены, по существу, водонепроницаемыми или взрывозащищенными.

Первичный блок и/или вторичное устройство могут быть выполнены герметичными в соответствии со стандартами такими как ΙΡ66.

Первичный блок может содержать визуальные индикаторы, например светоизлучающие устройства, такие как светоизлучающие диоды, электрофосфоресцентные дисплеи, светоизлучающие полимеры, или отражающие свет устройства, такие как дисплеи на жидких кристаллах или электронную бумагу типа ΜΙΤ (с переходом металл-изолятор), для индикации состояния тока первичного блока, присутствия вторичных устройств, количества присутствующих вторичных устройств, или любой комбинации вышеуказанной информации.

Средство генерирования электромагнитного поля

Средство генерирования магнитного поля, в соответствии с настоящей заявкой, включает все конфигурации проводников, в которых:

- проводники, по существу, распределены в плоскости;

- имеются существенные области плоскости, в которых присутствует ненулевой суммарный мгновенный ток. Существуют области, в которых, при условии правильной ориентации, вторичные устройства будут эффективно связаны, и будут получать энергию (см. фиг. 6);

- проводники позволяют генерировать электромагнитное поле, линии поля которого образуют угол 45° или меньше или располагаются, по существу, параллельно существенной области плоскости.

На фиг. 6 представлены некоторые возможные варианты такого первичного проводника. Хотя большая часть конфигураций фактически представляют собой обмотки катушек, следует понимать, что некоторый эффект также может быть достигнут при использовании плоских проводников, которые обычно не рассматривают как катушки (см. фиг. 6е). На этих чертежах представлены типичные примеры, и они не являются исчерпывающими. Такие проводники или катушки можно использовать в комбинации так, что вторичное устройство может быть эффективно подключено во всех положениях при повороте в области (областях) переноса энергии первичного блока.

Магнитный материал

Можно использовать магнитные материалы в первичном блоке для улучшения рабочих характеристик.

Магнитный материал может быть установлен под одной или больше областью переноса энергии или под всей поверхностью переноса энергии так, что при этом с нижней стороны проводников также образуется путь для потока с низким магнитным сопротивлением, для замыкания пути потока. В соответствии с теорией, можно привести аналогию между магнитными цепями и электрическими цепями. Напряжение при этом аналогично магнитодвижущей силе (МДС), сопротивление аналогично магнитному сопротивлению и ток аналогичен потоку. Исходя из этого, можно видеть, что для заданного значения МДС, величина потока будет увеличиваться при уменьшении магнитного сопротивления пути. Благодаря установке магнитного материала снизу области переноса энергии, магнитное сопротивление магнитной цепи существенно снижается. Это значительно увеличивает поток, связанный с вторичным устройством, и вконце концов, увеличивает передаваемую мощность. На фиг. 46 представлен лист магнитного материала, помещенный снизу области переноса энергии, и получаемая в результате магнитная цепь.

Магнитный материал также может быть расположен над поверхностью переноса энергии и/или областью (областями) переноса энергии и ниже вторичных устройств, так, что при этом он действует как направляющая потока. Такая направляющая потока выполняет две функции: во-первых, магнитное сопротивление всей магнитной цепи дополнительно уменьшается, что обеспечивает большую величину потока. Во-вторых, это обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением вдоль верхней поверхности области (областей) переноса энергии, так что линии потока будут проходить через эти направляющие потока вместо того, чтобы проходить через воздух. Следовательно, возникает эффект удержания поля вблизи к поверхности переноса энергии первичного блока, а не через воздух. Магнитный материал, используемый в качестве направляющей потока, может быть выбран стратегически или преднамеренно, с магнитными свойствами, отличающимися от свойств магнитного сердечника (в случае его использова

- 10 006929 ния) вторичного устройства. Например, может быть выбран материал с более низкой проникающей способностью и с более высоким значением насыщения. Высокое значение насыщения означает, что материал может передавать большую величину потока и более низкая проницаемость означает, что, когда вторичное устройство находится рядом, существенная величина потока будет при этом проходить через вторичное устройство, а не через направляющую потока (см. фиг. 8).

В некоторых конфигурациях средства генерирования поля первичного блока могут присутствовать проводники, которые не формируют часть области переноса энергии, такие как компонент, обозначенный позицией 745 на фиг. 6а и 6Ь. В таких случаях может быть предпочтительно использовать магнитный материал для экранирования влияния этих проводников.

Примеры некоторых возможных для использования материалов включают, но не ограничиваются: аморфный металл (сплавы в виде металлического стекла, такие как Ме1О1а§™), сетка из проводов, изготовленных из магнитного материала, сталь, ферритовые сердечники, мю-металл и пермаллой.

Вторичное устройство

Можно использовать множество форм вторичного устройства. Обычно для обеспечения хорошей связи с потоком центральная ось проводника (например, обмотка катушки) должна быть, по существу, не перпендикулярна области (областям) переноса энергии.

Вторичное устройство может иметь форму сплющенной обмотки (см. фиг. 7а), магнитный сердечник внутри нее может состоять из листов магнитного материала, таких как аморфные металлы. Такая структура позволяет устанавливать вторичное устройство на задней стенке электронных устройств, таких, как мобильные телефоны, карманные персональные компьютеры и переносные компьютеры, без увеличения габаритов устройства.

Вторичное устройство может быть выполнено в форме длинного цилиндра. При этом провод может быть намотан вокруг длинного цилиндрического сердечника (см. фиг. 7Ь).

Вторичное устройство может представлять собой объект с магнитным материалом, обернутым вокруг него, например, представлять собой элемент со стандартными размерами (АА, ААА, С, Ό) или элемент с другими размерами/формой (например, специально приспособленной для конкретного варианта применения) перезаряжаемой батареи, например, с магнитным материалом, обернутым вокруг цилиндра и витками обмотки вокруг цилиндрического тела.

Вторичное устройство может быть выполнено в виде комбинации двух или больше вышеуказанных вариантов. Вышеприведенные варианты выполнения даже могут быть скомбинированы с обычной катушкой.

В следующем не исчерпывающем списке представлены некоторые примеры объектов, которые можно подключать к вторичному устройству для получения энергии:

- устройство мобильной связи, например радиоприемник, мобильный телефон или переговорное устройство;

- портативное вычислительное устройство, например карманный персональный компьютер или портативный компьютер, или переносный компьютер;

- портативное устройство, предназначенное для развлечений, например проигрыватель музыки, игровая консоль или игрушка;

- предметы персонального ухода, например зубная щетка, бритва, устройство для завивания волос, бигуди для волос;

- портативное устройство, предназначенное для представления изображений, например портативная видеокамера или фотоаппарат;

- контейнеры для содержимого, для которого требуется подогрев, например кружки с кофе, тарелки, кастрюли для приготовления еды, контейнеры для полирования ногтей и косметические контейнеры;

- бытовые устройства, например торшеры, часы и вентиляторы;

- механические инструменты, например беспроводные дрели и отвертки;

- беспроводные периферийные устройства, например беспроводная компьютерная «мышь», клавиатура и наушники;

- устройство измерения времени, например часы, наручные часы, секундомеры и будильники;

- блок батареи, предназначенный для установки в любое из вышеописанных устройств;

- элемент батареи со стандартными размерами.

В случае использования вторичных устройств без процессора, таких, как элементы батареи, может потребоваться некоторое усложненное средство управления зарядом, предназначенное для измерения индуктивной мощности, передаваемой в элемент, и для работы в ситуациях, когда множество элементов в устройстве имеют различные состояния заряда. Кроме того, для первичного блока становится более важным обеспечить возможность индикации «заряженного» состояния, когда вторичный элемент или батарея являются труднодоступными и расположены внутри другого электрического устройства.

Возможная система, содержащая индуктивно перезаряжаемую батарею или элемент и первичный блок, показана на фиг. 10. Помимо возможности свободного размещения батареи 920 в месте с произвольными координатами (X, Υ) и, при необходимости, вращения по оси τΖ по отношению к первичному блоку 910 батарею также можно поворачивать вокруг оси гА при продолжающейся передаче энергии.

- 11 006929

Когда пользователь устанавливает батарею в портативное устройство, бывает трудно обеспечить заданный поворот относительно оси. Поэтому варианты выполнения настоящего изобретения являются чрезвычайно предпочтительными, поскольку они позволяют обеспечивать подачу энергии в батарею при случайной ориентации по оси гА.

Батарея или элемент могут включать средство концентрирования потока, которое может быть расположено различным образом:

1. Как показано на фиг. 11а, элемент 930 может быть намотан в виде цилиндра из материала 931, концентрирующего поток, вокруг которого намотана катушка без провода 932. Цилиндр может быть выполнен длинным или коротким по отношению к длине элемента.

2. Как показано на фиг. 11Ь, элемент 930 может иметь участок из материала 931, концентрирующего поток на его поверхности, вокруг которого намотана катушка из провода 932. Участок может иметь такую же форму, что и поверхность элемента, или может быть внедрен в нее, а его область может быть больше или меньше по сравнению с внешней окружностью элемента, и более длинной или более короткой по сравнению с длиной элемента.

3. Как показано на фиг. 11с, элемент 930 может содержать участок материала 931, концентрирующего поток внутри него, вокруг которого намотана катушка провода.

932. Участок может быть выполнен, по существу, плоским, цилиндрическим, в виде стержня или может иметь любую другую форму, его ширина может быть большей или меньшей по сравнению с диаметром элемента, а его длина может быть большей или меньшей по сравнению с длиной элемента.

В любом из этих случаев концентратор потока может представлять собой функциональную часть корпуса батареи (например, внешнего цинкового электрода) или самой батареи (например, внутреннего электрода).

Проблемы, возникающие при заряде вторичных элементов (например, перезаряжаемых на месте элементов типа АА, установленных внутри устройства), включают:

- напряжение на выводах может быть выше, чем нормальное;

- элементы, включенные последовательно, могут проявлять необычное поведение, в особенности в ситуациях, когда некоторые элементы заряжены, а другие нет;

- требуется обеспечить достаточную мощность для работы устройства и заряда элемента;

- если быстрый заряд будет выполнен неправильно, элемент может быть поврежден.

В соответствии с этим предпочтительно установить некоторые сложные средства управления зарядом, предназначенные для измерения индуктивной мощности, передаваемой в устройство и элемент. Кроме того, становится важным обеспечить для первичного блока возможность индикации «заряженного» состояния из-за недоступности вторичного элемента или батареи, установленных внутри электрического устройства.

Элемент или батарея, используемые таким образом, можно заряжать как путем установки устройства на первичный блок, так и путем установки элемента или батареи непосредственно на первичный блок.

Батареи, используемые таким образом, могут быть скомпонованы из пакета элементов как в обычных устройствах (например, последовательно встык друг с другом или рядом друг с другом), благодаря чему вместо множества элементов используют один пакет.

В качестве альтернативы, вторичное устройство может состоять из плоского «адаптера», который установлен поверх находящихся внутри устройства батарей, и с тонкими электродами, которые проложены между электродами батареи и контактами устройства.

Вращение электромагнитного поля

В катушках, таких как показаны на фиг. 6, 9а и 9Ь, вторичные устройства обычно обеспечивают эффективную связь только тогда, когда обмотки расположены, по существу, параллельно направлению суммарного тока в первичном проводнике, как показано стрелкой 1. В некоторых вариантах выполнения может потребоваться первичный блок, который обеспечивает эффективную передачу энергии во вторичное устройство независимо от его поворота, если только:

- центральная ось вторичного проводника не перпендикулярна плоскости;

- вторичное устройство находится в непосредственной близости к первичному блоку.

Для обеспечения этого возможно использовать две катушки, например, одну, установленную поверх другой, или одну, намотанную внутри или по-другому связанную с другой, причем вторичная катушка позволяет генерировать суммарный поток, по существу, перпендикулярный направлению первой катушки, в любой точке в активной области первичного блока. Эти две катушки могут возбуждаться поочередно так, что каждая из них включается на определенный период времени. Другой вариант состоит в квадратурном возбуждении двух катушек так, что в плоскости генерируется вращающийся магнитный диполь. Это представлено на фиг. 9. Такой вариант также возможен при использовании других комбинаций конфигураций катушки.

Резонансные цепи

В данной области техники известно использование для возбуждения катушек параллельных или последовательных резонансных цепей. В последовательных резонансных цепях, например при резонансе полное внутреннее сопротивление катушек и конденсатора равны и противоположны, следовательно,

- 12 006929 общее полное внутреннее сопротивление в цепи будет минимальным, и через первичную катушку при этом протекает максимальный ток. Вторичное устройство обычно также настроено на рабочую частоту для получения максимального индуцированного напряжения или тока.

В некоторых системах, таких как электрические зубные щетки, обычно используют цепь, которая является ненастроенной, когда вторичное устройство отсутствует и настроенной, когда вторичное устройство находится на месте. Магнитный материал, присутствующий во вторичном устройстве, сдвигает собственную индуктивность первичного блока и переводит цепь в резонанс. В других системах, таких как пассивные радиометки, магнитный материал во вторичном устройстве отсутствует и, следовательно, не влияет на частоту резонанса системы. Такие метки также обычно имеют малые размеры и их используют на расстоянии от первичного блока так, что, даже если магнитный материал присутствует, индуктивность первичного блока изменяется несущественно.

Это не касается предложенной системы, поскольку:

- магнитный материал с высокой проницаемостью может присутствовать во вторичном устройстве и его можно использовать в непосредственной близости к первичному блоку;

- одно или больше вторичных устройств могут быть одновременно установлены в непосредственной близости к первичному блоку.

В результате происходит существенный сдвиг индуктивности первичного блока, также в различной степени, в зависимости от количества вторичных устройств, присутствующих на подложке. Когда происходит сдвиг индуктивности первичного блока, емкость, требуемая для получения резонанса цепи на определенной частоте, также изменяется. Существует три способа поддержания резонанса цепи:

- под управлением системы управления путем динамического изменения рабочей частоты;

- с помощью системы управления, путем динамического изменения емкости так, что резонанс обеспечивается на заданной частоте;

- с помощью системы с низким значением добротности О. когда система остается в резонансе в некотором диапазоне значений индуктивности.

Проблема, связанная с изменением рабочей частоты, состоит в том, что вторичные устройства обычно сконфигурированы для резонанса на заданной частоте. Если рабочая частота изменяется, вторичные устройства не будут настроены на эту частоту. Для решения этой проблемы можно изменять емкость, вместо рабочей частоты. Вторичные устройства могут быть разработаны так, что каждое дополнительное устройство, установленное рядом с первичным блоком, будет сдвигать индуктивность на определенную величину так, что соответствующий конденсатор можно подключать для обеспечения резонанса цепи на заданной частоте. Благодаря такому сдвигу резонансной частоты, можно определять количество устройств, установленных на поверхности переноса энергии, и первичный блок также может чувствовать, когда что-то устанавливают рядом с поверхностью переноса энергии или убирают с нее. Если магнитно-проницаемый объект, кроме разрешенного вторичного устройства, будет установлен рядом с поверхностью переноса энергии, маловероятно, что он обеспечит сдвиг по частоте системы на заданный измеренный уровень. В таких условиях система может автоматически выходить из настройки и уменьшать ток, протекающий через катушку.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения и для представления возможностей выполнения его на практике ниже приведена только в качестве примера ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показана магнитная конструкция типичных систем бесконтактной передачи энергии известного уровня техники, в которых требуется точное совмещение первичного блока и вторичного устройства;

на фиг. 2а - магнитная конструкция другой типичной системы бесконтактной передачи энергии известного уровня техники, в которой используют большую катушку в первичном блоке;

на фиг. 2Ь - неравномерное распределение поля внутри большой катушки на расстоянии 5 мм от плоскости катушки и представлен минимум в центре;

на фиг. 3 - система с множеством катушек, где каждая катушка возбуждается независимо так, что можно генерировать локализованное поле.

на фиг. 4а - вариант выполнения предложенной системы, которая демонстрирует существенное отличие от известного уровня техники, в отсутствие вторичных устройств;

на фиг. 4Ь - вариант выполнения предложенной системы, на которой установлено два вторичных устройства;

на фиг. 4с - вид в поперечном сечении активной области первичного блока и контурные линии плотности магнитного потока, генерируемого проводниками;

на фиг. 46 показана магнитная цепь для этого конкретного варианта выполнения предложенного изобретения;

на фиг. 5 - схема варианта выполнения первичного блока и вторичного устройства;

на фиг. 6а-61 - некоторые альтернативные варианты выполнения конструкции для средства генерирования поля, или для компонента средства генерирования поля первичного блока;

на фиг. 7а и 7Ь - некоторые возможные конструкции магнитного блока вторичного устройства;

- 13 006929 на фиг. 8 представлен эффект направляющих потока (толщина направляющих потока преувеличена для ясности представления);

на фиг. 8а показано, что без направляющих потока, поле имеет тенденцию прохода непосредственно через воздух над активной поверхностью;

на фиг. 8Ь - направление тока в проводниках в данном конкретном варианте выполнения;

на фиг. 8с показано, что поток удерживается в направляющих потока, когда магнитный материал расположен над областью переноса энергии;

на фиг. 8ά - вторичное устройство, расположенное над первичным блоком;

на фиг. 8е - вид в разрезе первичного блока без вторичных устройств;

на фиг. 8£ - вид в разрезе первичного блока, в котором вторичное устройство установлено сверху, и представлен эффект использования вторичного сердечника с более высокой проникающей способностью, чем у направляющей потока.

на фиг. 9а - конкретная компоновка катушки с суммарным мгновенным током, показанным направлением стрелки;

на фиг. 9Ь - компоновка катушки, аналогичная представленной на фиг. 9а, за исключением того, что она повернута на 90°;

на фиг. 9с показана область переноса энергии первичного блока, если катушка по фиг. 9а расположена сверху, показанной на фиг. 9Ь. Если катушку по фиг. 9а возбуждают в квадратуре по сравнению с фиг. 9Ь, при этом будет проявляться эффект вращения магнитного диполя;

на фиг. 10 показан случай, когда вторичное устройство имеет определенную степень поворота относительно оси;

на фиг. 11 - различные компоновки вторичных устройств с определенной степенью поворота вокруг оси;

на фиг. 12а и 12Ь - другой вариант выполнения компоновки катушки, представленной на фиг. 9а и 9Ь; и на фиг. 13 - простой вариант выполнения электронных цепей блока возбуждения.

Подробное описание изобретения

Рассмотрим вначале фиг. 1, на которой показаны два примера системы бесконтактной передачи мощности, причем в обеих таких системах требуется точное совмещение первичного блока и вторичного устройства. Этот вариант выполнения обычно используют в зарядных устройствах электрических зубных щеток или мобильных телефонов.

На фиг. 1а показан первичный магнитный блок 100 и вторичный магнитный блок 200. На первичной стороне обмотка 110 намотана вокруг магнитного сердечника 120, например из феррита. Аналогично, вторичная сторона состоит из катушки 210, намотанной вокруг другого магнитного сердечника 220. При работе переменный ток поступает в первичную обмотку 110 и генерирует линии потока 1. Когда вторичный магнитный блок 200 установлен так, что он находится в осевом совмещении с первичным магнитным блоком 100, поток 1 обеспечивает связь от первичной обмотки во вторичную обмотку, индуцируя напряжение во вторичной обмотке 210.

На фиг. 1Ь показан разделенный трансформатор. Первичный магнитный блок 300 состоит из сердечника 320 ϋ-образной формы, на котором намотана катушка 310. Когда переменный ток протекает через катушку 310 первичной обмотки, генерируются 1 переменные линии потока. Вторичный магнитный блок 400 состоит из второго сердечника 420 ϋ-образной формы с другой катушкой 410, намотанной вокруг него. Когда вторичный магнитный блок 400 установлен на первичном магнитном блоке 300 так, что плечи двух ϋ-образных сердечников совмещаются, образуется эффективная связь потока с сердечником вторичной обмотки 420, и индуцируется напряжение во вторичной обмотке 410.

На фиг. 2а показан другой вариант выполнения индуктивных систем известного уровня техники, обычно используемых для подачи питания в радиочастотные пассивные ярлыки. Первичная обмотка обычно состоит из обмотки 510, которая обеспечивает работу на большой площади. Во множестве вторичных устройств 520 индуцируется напряжение, когда они находятся в пределах области, ограниченной первичной обмоткой 510 катушки. Для этой системы не требуется точного совмещения вторичной обмотки 520 с первичной обмоткой 510. На фиг. 2Ь показан график интенсивности магнитного потока в области, ограниченной первичной обмоткой 510 на высоте 5 мм над плоскостью первичной обмотки. Можно видеть, что образуется неравномерное поле, которое проявляет минимум 530 в центре первичной обмотки 510.

На фиг. 3 показан другой вариант выполнения индуктивной системы известного уровня техники, в которой используют набор из множества катушек. Первичный магнитный блок 600 состоит из набора катушек, включающих катушки 611, 612, 613. Вторичный магнитный блок 700 может состоять из катушки 710. Когда вторичный магнитный блок 700 находится в непосредственной близости к некоторым катушкам первичного магнитного блока 600, катушки 611, 612 активируются, в то время как другие катушки, такие, как 613, остаются неактивными. Активированные катушки 611, 612 генерируют поток, часть которого образует связь с вторичным магнитным блоком 700.

На фиг. 4 показан вариант выполнения предложенного изобретения. На фиг. 4а представлена пер

- 14 006929 вичная обмотка 710, намотанная или выполненная печатным способом так, что в активной области 740 образуется суммарный мгновенный ток.

Например, если постоянный ток протекает через катушку первичной обмотки 710, во всех проводниках, находящихся в активной области 740, будет протекать ток в одном направлении. Ток, протекающий через катушку 710 первичной обмотки, генерирует поток 1. Слой магнитного материала 730 расположен под областью переноса энергии для обеспечения обратного пути для потока. На фиг. 4Ь показан такой же первичный магнитный блок, как и на фиг. 4а, на котором установлено два вторичных устройства 800. Когда вторичные устройства 800 расположены в правильной ориентации на верхней области 740 переноса энергии первичного блока, поток 1 протекает через магнитный сердечник вторичных устройств 800, а не через воздух. Поток 1, протекающий через вторичный сердечник, таким образом, индуцирует ток в катушке вторичной обмотки.

На фиг. 4с показаны некоторые контурные линии для плотности потока магнитного поля, генерируемого проводниками 711 в области 740 переноса энергии первичного магнитного блока. Здесь слой магнитного материала 730 расположен под проводниками для обеспечения возвратного пути с низким магнитным сопротивлением для потока.

На фиг. 46 показан вид в разрезе области 740 переноса энергии первичного магнитного блока. Здесь представлен возможный путь для магнитной цепи. Магнитный материал 730 обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для цепи, и магнитный сердечник 820 вторичного магнитного устройства 800 также обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением. Это сводит к минимуму расстояние, которое поток должен проходить через воздух, и, следовательно, сводит к минимуму утечки.

На фиг. 5 показана схема варианта выполнения всей системы в соответствии с предложенным изобретением. В данном варианте выполнения первичный блок состоит из блока 760 питания, блока 770 управления, блока 780 датчика и электромагнитного блока 700. Блок 760 питания преобразует напряжение электросети (или других источников питания) в постоянное напряжение питания с соответствующим напряжением для питания системы. Блок 770 управления выполняет управление блоком 790 возбуждения, который генерирует ток возбуждения магнитного блока 700. В данном варианте выполнения магнитный блок состоит из двух независимо возбуждаемых компонентов, катушки 1 и катушки 2, расположенных так, что проводники в области переноса энергии катушки 1 будут перпендикулярны проводникам в области переноса энергии катушки 2. При включении первичного блока блок управления обеспечивает сдвиг по фазе на 90° между переменным током, который протекает через катушку 1 и катушку 2. Это создает вращающийся магнитный диполь на поверхности первичного магнитного блока 700 так, что вторичное устройство может получать энергию независимо от его ориентации при повороте (см. фиг. 9). В режиме ожидания, когда вторичные устройства отсутствуют, первичный блок выведен из состояния настройки, и ток, поступающий в магнитный блок 700, будет минимальным. Когда вторичное устройство установлено сверху области переноса энергии первичного блока, индуктивность первичного магнитного блока 700 изменяется. Это переводит первичную цепь в резонанс, и величина тока будет при этом максимальной. Когда на первичный блок установлено два вторичных устройства, индуктивность изменяется до другого уровня и первичная цепь снова выходит из настройки. В этот момент блок 770 управления использует обратную связь от блока 780 датчика для включения в цепь другого конденсатора так, что она снова станет настроенной на резонанс, и будет обеспечен максимальный ток. В данном варианте выполнения вторичные устройства имеют стандартный размер, и максимум шесть устройств со стандартным размером могут получать энергию от первичного блока одновременно. Благодаря стандартным размерам вторичных устройств может быть произведено количественное измерение изменения индуктивности из-за изменения количества вторичных устройств, расположенных в непосредственной близости, по множеству заданных уровней так, что для поддержания режима работы системы в резонансе требуется использовать максимум 6 конденсаторов.

На фиг. 6а-61 показан ряд других вариантов выполнения компонента катушки первичного магнитного блока. Эти варианты выполнения могут быть выполнены как один компонент катушки первичного магнитного блока, и в этом случае поворот вторичного устройства является важным для передачи энергии. Эти варианты выполнения также могут быть выполнены в комбинации, не исключая варианты выполнения, которые не представлены здесь. Например, две катушки, изображенные на фиг. 6а, могут быть расположены под углом 90° друг к другу, с формированием единого магнитного блока. На фиг. 6а-6е область 740 переноса энергии состоит из последовательности проводников, в которых суммарный ток, в общем, течет в одном направлении. В определенных конфигурациях, такой, как показана на фиг. 6с, одновременная связь отсутствует, когда вторичное устройство установлено непосредственно над центром катушки, и, следовательно, энергия не будет передаваться. На фиг. 66 показано, что связь, по существу, отсутствует, когда вторичное устройство установлено в зазоре между двумя областями 740 переноса энергии.

На фиг. 6£ показана определенная конфигурация катушки первичного блока, адаптированного для генерирования линий электромагнитного поля, по существу, параллельных поверхности первичного блока в области 740 переноса энергии. Две первичные обмотки 710 по одной с обеих сторон области 740

- 15 006929 переноса энергии намотаны на расположенных друг напротив друга плечах, в общем, прямоугольной направляющей 750 потока, изготовленной из магнитного материала, причем первичные обмотки 710 генерируют противоположно направленные электромагнитные поля. Направляющая 750 потока удерживает электромагнитные поля и создает магнитный диполь в области 740 переноса энергии в направлении стрелок, обозначенных на чертеже. Когда вторичное устройство установлено в области 740 переноса энергии с определенной ориентацией, образуется путь с низким магнитным сопротивлением и поток протекает через вторичное устройство, обеспечивая, таким образом, эффективную связь и передачу энергии. Следует понимать, что направляющая 750 потока не обязательно должна быть непрерывной, и фактически может быть сформирована из двух, расположенных друг напротив друга и не связанных компонентов в форме подковы.

На фиг. бд показана другая возможная конфигурация катушки первичного блока, причем показанная конфигурация катушки адаптирована для генерирования линий электромагнитного поля, по существу, параллельных поверхности переноса энергии первичного блока в пределах области 740 переноса энергии. Первичная обмотка 710 намотана вокруг магнитного сердечника 750, который может быть ферритовым или может быть изготовлен из некоторого другого соответствующего материала. Область 740 переноса энергии включает последовательность проводников, которые формируют мгновенный суммарный ток, протекающий, в общем, в одном направлении. Конфигурация катушки по фигуре бд фактически позволяет поддерживать или определять область 740 переноса энергии как на верхних и на нижних поверхностях, как показано на чертеже, и зависит от конструкции первичного блока, причем одна или обе области переноса энергии могут быть сделаны доступными для вторичных устройств.

На фиг. бЬ показан вариант конфигурации по фиг. бд. Вместо равномерного расположения через некоторый промежуток первичных обмоток 710, как показано на фиг. бд, обмотки 710 расположены неравномерно. Промежутки и вариации в такой конструкции могут быть выбраны или разработаны так, что будет обеспечена улучшенная равномерность рабочей характеристики или уровней напряженности поля в области 740 переноса энергии.

На фиг. 61 показан вариант выполнения, в котором две первичные обмотки 710, такие, как показаны на фиг. бд, расположены во взаимно ортогональной конфигурации, что обеспечивает возможность динамического переключения или вращения направления линий поля в других направлениях вокруг плоскости поверхности переноса энергии.

На фиг. б_) и бк показаны дополнительные конфигурации из двух катушек для первичного блока, которые имеют сложную геометрическую форму, по существу, с параллельными проводниками.

На фиг. б_) линией 710 обозначен один из набора проводников, по которым протекает ток, расположенных в плоскости поверхности б00 переноса энергии. Форма основного проводника 710 является произвольной и она не обязательно должна быть выполнена в виде правильной геометрической фигуры, действительно, проводник 710 может иметь прямые или изогнутые секции может пересекаться сам с собой. Один или больше дополнительных проводников 719 расположены рядом и, в общем, параллельно (в любой заданной точке) основному проводу 710 (здесь для ясности изображения показаны только два дополнительных проводника 719). Ток во вспомогательных проводниках 719, 788 будет протекать в том же направлении, что и в основном проводнике 710. Вспомогательные проводники 719 могут быть включены последовательно или параллельно, так, что они будут формировать компоновку одиночной катушки.

На фиг. бк набор проводников 720, по которым протекает ток (только некоторые из которых показаны для ясности изображения), расположен в плоскости поверхности б00 переноса энергии. Основной проводник 710 установлен так же, как и на фиг. б_), и каждый из проводников 720 расположен так, что они в данном месте проходят ортогонально к основному проводнику 710. Проводники 720 могут быть подключены последовательно или параллельно, так, что формируется компоновка одиночной катушки. Если первый синусоидальный ток подают в проводник 710, а второй синусоидальный ток со сдвигом по фазе на 90° по отношению к первому току подают в катушку 720, то путем изменения относительных пропорций и знаков этих двух токов получаемое в результате направление вектора электромагнитного поля в большинстве точек области 740 переноса энергии будет вращаться на 3б0°.

На фиг. б1 показана еще одна альтернативная компоновка, в которой магнитный сердечник 750 имеет форму круглого диска с отверстием в центре. Первый набор проводников 710, по которым протекает ток, расположен по спирали на поверхности круглого диска. Второй набор проводников 720 намотан в виде тороидальной формы, через центр диска и наружу, к периметру, в радиальном направлении. Возбуждение этих проводников может быть выполнено таким образом, что, например, при использовании квадратурных синусоидальных токов, когда вторичное устройство установлено в любой точке внутри области 740 переноса энергии и вращается вокруг оси, перпендикулярной оси области переноса энергии, во вторичном устройстве не наблюдаются нулевые токи.

На фиг. 7а и 7Ь показаны варианты выполнения предложенных вторичных устройств. Обмотка 810 намотана вокруг магнитного сердечника 820. Две таких обмотки могут быть скомбинированы в виде одиночного вторичного устройства и могут быть расположены под прямым углом, например, так, что будет обеспечена возможность эффективного соединения вторичного устройства с первичном блоком в любых положениях во время поворота. Такие катушки также могут быть скомбинированы со стандарт

- 1б 006929 ными катушками, такими как показаны на фиг. 2а, поз. 520, для устранения мертвых зон.

На фиг. 8 представлено влияние направляющих 750 потока, расположенных сверху области переноса энергии. Толщина материала здесь преувеличена для ясности изображения, но в действительности он имеет толщину порядка нескольких миллиметров. Направляющие 750 потока сводят к минимуму утечки и удерживают поток, благодаря уменьшению величины связи потока со вторичным устройством. На фиг. 8а показан первичный магнитный блок без направляющих 750 потока. При этом поле проявляет тенденцию прохода через воздух непосредственно над областью переноса энергии. При использовании направляющих 750 потока, таких, как показано на фиг. 8Ь-8£, поток будет удерживаться в плоскости материала, и утечка будет минимизирована. На фиг. 8е, когда сверху не установлено вторичное устройство 800, поток остается в пределах направляющей 750 потока. На фиг. 8£ показано, что, когда установлено вторичное устройство 800 с относительно большим количеством проницаемого материала в виде сердечника, часть потока будет протекать через вторичное устройство. Проницаемость направляющей 750 потока можно выбрать такой, чтобы она была выше, чем у обычного металла, такого как сталь. Когда другие материалы, такие как сталь, которые не представляют собой часть вторичного устройства 800, устанавливают сверху, большая часть потока будет оставаться в направляющей 750 потока, и не будет проходить через объект. Направляющая 750 потока не обязательно должна быть выполнена в виде непрерывного слоя магнитного материала, но может быть сформирована с небольшими воздушными зазорами для обеспечения передачи большей части потока во вторичное устройство 800, когда оно присутствует.

На фиг. 9 показан вариант выполнения первичного блока, в котором используется больше чем одна катушка. На фиг. 9а показана катушка 710 с областью 740 переноса энергии, в которой ток протекает параллельно направлению стрелки 2. На фиг. 9Ь показана аналогичная катушка, установленная под углом 90° к катушке, показанной на фиг. 9а. Когда эти две катушки расположены друг над другом так, что область 740 переноса энергии перекрывается, область переноса энергии будет выглядеть, как показано на фиг. 9с. Такой вариант выполнения обеспечивает возможность установки вторичного устройства в любом положении с поворотом над первичным блоком при обеспечении эффективной связи.

На фиг. 10 показан вариант выполнения, в котором вторичное устройство установлено с определенной степенью поворота вокруг оси, например, когда оно встроено в элемент батареи. В данном варианте выполнения вторичное устройство может быть построено так, что оно образует связь с первичным потоком при любом осевом повороте (гА) по отношению к первичному блоку (910), а также имеет определенную степень свободы, описанную выше (т.е. обычный поворот в плоскости (X, Υ) и дополнительный поворот вокруг оси γΖ, перпендикулярной плоскости первичной обмотки).

На фиг. 11а показана компоновка, в которой элемент 930 перезаряжаемой батареи обернут не обязательным цилиндром из материала 931, концентрирующего поток, который сам обмотан медным проводом 932. Цилиндр может быть длинным или коротким по сравнению с длиной элемента.

На фиг. 11Ь показана другая компоновка, в которой материал 931, концентрирующий поток, закрывает только часть поверхности элемента 930, и вокруг него (но не вокруг элемента) намотан медный провод 932. Материал и провод могут иметь такую же форму, что и поверхность элемента. Они могут быть выполнены с большими или меньшими размерами, по сравнению с внешней окружностью элементов, и длиннее или короче, по сравнению с длиной элементов.

На фиг. 11с показана другая компоновка, в которой материал 931, концентрирующий поток, внедрен в элемент 930 и вокруг него намотан медный провод 932. Материал может быть, по существу, плоским, цилиндрическим, выполненным в виде стержня, или может иметь любую другую форму, его ширина может быть больше или меньше, по сравнению с диаметром элемента, и его длина может быть больше или меньше, по сравнению с длиной элемента.

В любом случае, показанном на фиг. 10 и 11, любой материал, концентрирующий поток, также может представлять собой функциональную часть корпуса батареи (например, внешний цинковый электрод) или самой батареи (например, внутренний электрод).

В любом случае, показанном на фиг. 10 и 11, энергия может быть запасена в небольшом стандартном элементе (например, размером ААА), который установлен внутри более крупного кожуха в форме стандартного элемента (например, АА).

На фиг. 12 показан вариант выполнения первичного блока, аналогичного представленному на фиг.

9. На фиг. 12а показана катушка, генерирующая поле, в направлении, горизонтальном по отношению к странице, на фиг. 12Ь показана другая катушка, генерирующая поле, вертикальное по отношению к странице, и две другие катушки могут быть установлены, по существу, копланарно, возможно, одна над другой, или даже одна внутри другой с определенным взаимным расположением. Соединения проводов к каждой катушке показаны 940, и область переноса энергии представлена стрелками 941.

На фиг. 13 показан простой вариант выполнения блока возбуждения (790 по фиг. 5). В данном варианте выполнения блок управления не используется. Процессор 960 Р1С (программируемый контроллер прерываний) генерирует две прямоугольные последовательности импульсов с частотой 23,8 кГц, со сдвигом по фазе на 90° по отношению друг к другу. Их усиливают с помощью компонентов 961 и подают в компоненты 962 катушки, которые имеют такие магнитные блоки, как показаны на фиг. 12а и 12Ь.

- 17 006929

Хотя блок возбуждения формирует прямоугольные импульсы, высокое значение добротности «О» резонанса магнитных блоков формирует из них синусоидальное напряжение.

Предпочтительные свойства настоящего изобретения могут быть применены ко всем аспектам изобретения и их можно использовать в любой возможной комбинации.

Во всем описании и в формуле изобретения данного описания, слова «содержать» и «содержать в себе» и вариации этих слов, например «содержащий» и «содержит», означают «включающий, но без ограничения», и при этом не предполагается, что они исключают другие компоненты, целые числа, части, добавки или этапы.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система передачи энергии без непосредственного электрического контакта, содержащая поверхность переноса энергии, вторичное устройство, приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии при использовании системы; первичный блок, содержащий средство генерирования поля, распределенное в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии, для генерирования электромагнитного поля в области переноса энергии указанной поверхности, причем в пределах этой области вторичное устройство при нахождении его в рабочем положении образует эффективную связь с потоком, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, характеризующаяся тем, что вторичное устройство, имеющее возможность отделения от первичного блока и включающее по меньшей мере один электрический проводник, посредством которого электромагнитное поле, генерируемое средством генерирования поля, образует связь и индуцирует ток, протекающий в проводнике при нахождении вторичного устройства в указанном рабочем положении; при этом средство генерирования поля сконфигурировано так, что, когда в него подают заданный ток при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью передачи энергии, силовые линии электромагнитного поля, генерируемого средством генерирования поля, распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, и при этом среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше.
2. Система по п.1, в которой указанное вторичное устройство расположено внутри или рядом с объектом, которому требуется обеспечить питание, с возможностью получения энергии от первичного блока при расположении этого объекта на или рядом с указанной поверхностью переноса энергии, так что переносимое вторичное устройство расположено в своем указанном рабочем положении.
3. Система по п.2, в которой указанный объект содержит по меньшей мере одну батарею или элемент, а указанное вторичное устройство выполнено в форме адаптера, установленного на указанной батарее или элементе и имеющего тонкие электроды, расположенные между выводами батареи или элемента и выводами объекта.
4. Система по п.1, в которой указанное вторичное устройство расположено внутри или рядом с перезаряжаемой батареей или элементом, установленной или адаптированной для установки внутри объекта, для которого требуется обеспечить питание.
5. Система по п.4, в которой когда указанная батарея или элемент установлена внутри объекта, и указанный объект расположен на или рядом с поверхностью переноса энергии, так что указанное вторичное устройство расположено в своем рабочем положении, батарея или элемент имеют возможность перезарядки без необходимости извлечения ее из объекта.
6. Система по п.4 или 5, в которой перезаряжаемая батарея или элемент дополнительно содержит средство концентрации потока, и указанный по меньшей мере один проводник намотан вокруг указанного средства концентрации потока.
7. Система по п.6, в которой средство концентрации потока, по меньшей мере, частично обернуто вокруг центральной части батареи или элемента.
8. Система по любому из пп.2-7, в которой указанный объект представляет собой портативное электрическое или электронное устройство.
9. Система по любому из пп.2-8, в которой указанный объект представляет собой устройство мобильной связи.
10. Система по любому из пп.2-9, в которой указанная область переноса энергии является достаточной для одновременного размещения на ней двух или более вторичных устройств, встроенных в различные указанные объекты.
11. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой указанный первичный блок встроен в предмет мебели, имеющий поверхность, обеспечивающую указанную поверхность переноса энергии.
12. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой область переноса энергии выполнена достаточной для того, чтобы включать в себя площадь контура указанного вторичного устройства в бо

- 18 006929 лее чем одном положении и/или ориентации, в котором вторичное устройство может быть расположено, причем указанная площадь контура представляет собой поверхность, параллельную указанной поверхности переноса энергии, занимаемую указанным по меньшей мере одним электрическим проводником и/или сердечником вторичного устройства, когда вторичное устройство расположено в своем рабочем положении.
13. Система по п.12, в которой указанная область переноса энергии выполнена достаточной для содержания в ней площади контура указанного вторичного устройства в любой ориентации.
14. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере один проводник во вторичном устройстве намотан вокруг сердечника, предназначенного для концентрации в нем потока.
15. Система по п.14, в которой сердечник сформирован в виде гибкой ленты.
16. Система по п.14 или 15, в которой толщина указанного сердечника составляет 2 мм или меньше.
17. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное вторичное устройство имеет, по существу, пластинчатый формфактор.
18. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой вторичное устройство имеет геометрическую ось и при его расположении в области переноса энергии или в непосредственной близости к ней образует связь с электромагнитным полем при любом повороте вокруг собственной оси.
19. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой вторичное устройство содержит обмотку, образующую по меньшей мере один указанный проводник, и при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении центральная ось обмотки расположена, по существу, не перпендикулярно области переноса энергии.
20. Система по п.19, в которой при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении центральная ось расположена, по существу, параллельно области переноса энергии.
21. Система по любому из пп.14-16, в которой при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении указанный сердечник расположен так, что его продольная ось расположена, по существу, не перпендикулярно области переноса энергии.
22. Система по п.21, в которой при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении указанная продольная ось расположена, по существу, параллельно области переноса энергии.
23. Первичный блок, предназначенный для использования в системе передачи энергии, содержащий поверхность переноса энергии и вторичное устройство, отделяемое от первичного блока и приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока без необходимости непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, характеризующийся тем, что он содержит средство генерирования, распределенное в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии для генерирования электромагнитного поля по поверхности переноса энергии указанной поверхности, причем в пределах этой площади вторичное устройство при нахождении его в указанном рабочем положении образует эффективную связь с потоком, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, при этом средство генерирования поля сконфигурировано так, что когда в него подают заданный ток при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью переноса энергии, силовые линии электромагнитного поля, генерируемого средством генерирования поля, распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, и при этом среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше.
24. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой высота указанного средства генерирования поля, измеренная в указанной площади генерирования и в направлении, по существу, перпендикулярном к ней, составляет не больше, чем 1/5 ширины или не больше, чем 1/5 длины области переноса энергии.
25. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанная область переноса энергии, по существу, имеет такие же размеры, что и указанная площадь генерирования.
26. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой первичный блок выполнен в форме плоской платформы, имеющей основную сторону, образующую указанную поверхность переноса энергии.
27. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанная поверхность переноса энергии выполнена, по существу, плоской.
28. Система или первичный блок по любому из пп.1-26, в которой указанная поверхность переноса энергии выполнена изогнутой.
29. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное средство генерирования поля содержит по меньшей мере один электрический проводник, распределенный в двух измерениях на поверхности переноса энергии или, по существу, параллельно ей.
30. Система или первичный блок по любому из пп.1-28, в которой указанное средство генерирова

- 19 006929 ния поля включает по меньшей мере один электрический проводник, намотанный по меньшей мере на часть магнитно-проницаемой рамки, которая распределена в двух измерениях на поверхности переноса энергии или, по существу, параллельно ей.
31. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное средство генерирования поля включает множество проводников, а первичный блок содержит средство возбуждения, имеющее возможность возбуждения множества проводников таким образом, чтобы обеспечить изменение во времени составляющей вектора направления линий электромагнитного поля.
32. Система или первичный блок по п.31, в которой средство возбуждения имеет возможность возбуждения множества проводников таким образом, чтобы обеспечить вращение составляющей вектора направления линий электромагнитного поля.
33. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой линии поля в указанной области переноса энергии расположены, по существу, параллельно друг другу в проекции на область переноса энергии.
34. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой мгновенный суммарный ток в указанном средстве генерирования поля при подаче энергии протекает, по существу, в одном направлении.
35. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное средство генерирования поля не продолжается за пределы поверхности переноса энергии.
36. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, в которой указанная область переноса энергии содержит подложку из магнитного материала.
37. Система или первичный блок по любому из предыдущих пунктов, содержащая две или больше указанных областей переноса энергии в разных частях поверхности переноса энергии.
38. Способ передачи энергии от первичного блока во вторичное устройство, которое может быть отделено от первичного блока, без непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, включающий генерирование электромагнитного поля в области переноса энергии поверхности переноса энергии с помощью средства генерирования поля, распределенного в двух измерениях в области генерирования на или параллельно указанной поверхности переноса энергии, причем поверхность переноса энергии имеет такую форму и расположена таким образом, что вторичное устройство может быть размещено в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока, при этом область переноса энергии представляет собой область указанной поверхности, в пределах которой вторичное устройство может образовывать эффективную связь с потоком, когда оно находится в своем указанном рабочем положении, и эта область, по существу, не меньше, чем указанная область генерирования, а указанное поле имеет такую конфигурацию, что при отсутствии вторичного устройства на или рядом с поверхностью переноса энергии линии электромагнитного поля распределяются в двух измерениях по указанной области переноса энергии, причём среднее значение углов, образуемых линиями поля к измерительной плоскости, которая параллельна поверхности переноса энергии и расположена на том же расстоянии от нее, что и вторичное устройство, когда это устройство находится в указанном рабочем положении, по любой четвертой части длины указанной области переноса энергии, измеряемой параллельно направлению линий поля, составляет 45° или меньше; при этом при расположении вторичного устройства в указанном рабочем положении образуется связь электромагнитного поля по меньшей мере с одним электрическим проводником указанного вторичного устройства, в результате чего в нем индуцируется ток.
39. Система или первичный блок, или способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанное электромагнитное поле, генерируемое средством генерирования электромагнитного поля, таково, что вторичное устройство может образовывать эффективную связь с потоком, когда оно находится в своем указанном рабочем положении, в любом месте в указанной области переноса энергии.
40. Портативное электрическое или электронное устройство, предназначенное для индуктивного получения энергии от первичного блока, содержащее элемент крышки, включающий, по существу, плоский участок с внутренней и внешней поверхностями, причем устройство адаптировано для размещения внешней поверхностью на первичном блоке или рядом с ним при приеме энергии от него, и элемент приема энергии, выполненный в форме тонкого листа, содержащий обмотку, расположенную в непосредственной близости к указанной внутренней поверхности элемента крышки, и имеющий центральную ось, расположенную, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка, для индуктивного получения энергии от первичного блока при расположении устройства на первичном блоке или рядом с ним.
41. Перезаряжаемая батарея, предназначенная для индуктивного получения энергии от первичного блока, когда она установлена внутри отсека портативного электрического или электронного устройства, которое содержит элемент крышки, включающий, по существу, плоский участок с внутренней и внешней поверхностями, и адаптировано для размещения указанной внешней поверхностью на первичном блоке или рядом с ним при заряде батареи, причём устройство выполнено с возможностью размещения батареи в отсеке так, что ее продольная ось продолжается, в общем, параллельно плоскости указанного плоского участка, при этом указанная батарея содержит элемент приема энергии, выполненный в виде тонкого

- 20 006929 листа и содержащий обмотку, расположенную в непосредственной близости к внутренней поверхности элемента крышки, когда элемент удерживается таким образом в указанном отсеке, и имеющий центральную ось, проходящую, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка, для индуктивного получения энергии от первичного блока при расположении устройства на первичном блоке или рядом с ним; а также соединенный с элементом приема энергии перезаряжаемый запасающий энергию элемент, предназначенный для накопления энергии, полученной индуктивно с помощью элемента приема энергии.
42. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40 или 41, в котором указанный тонкий лист является, по существу, плоским.
43. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40 или 41, в котором указанный тонкий лист является, по существу, изогнутым.
44. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40-43, в котором указанный элемент приема энергии содержит сердечник из магнитного материала, а указанная обмотка намотана вокруг этого сердечника, причём продольная ось указанного сердечника расположена, по существу, параллельно указанной плоскости.
45. Портативное электрическое или электронное устройство, или перезаряжаемая батарея по п.44, в котором указанный сердечник имеет форму тонкого листа, расположенного, по существу, параллельно указанной плоскости.
46. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.44 или 45, в котором наибольший размер указанного сердечника расположен в направлении центральной оси указанной обмотки.
47. Портативное электрическое или электронное устройство, или перезаряжаемая батарея по любому из пп.44-46, в котором указанный сердечник имеет существенно не квадратную форму параллельно указанной плоскости.
48. Портативное электрическое или электронное устройство, или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40-47, в котором указанный элемент приема энергии имеет две обмотки, расположенные во взаимно ортогональных направлениях, по существу, параллельно указанной плоскости.
49. Портативное электрическое или электронное устройство, или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40-48, в котором указанное портативное электрическое или электронное устройство содержит металлическую пластину, расположенную, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка элемента крышки.
50. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40-49, в котором указанное портативное электрическое или электронное устройство содержит печатную плату, расположенную, по существу, параллельно плоскости указанного плоского участка элемента крышки.
51. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.40-50, в котором указанный плоский участок элемента крышки включает металл.
52. Портативное электрическое или электронное устройство или перезаряжаемая батарея по любому из пп.45-47, в котором указанный сердечник расположен между указанным элементом крышки и компонентами устройства, восприимчивыми к электромагнитным полям, так что сердечник позволяет уменьшить влияние на такие компоненты электромагнитного поля, генерируемого первичным блоком.
53. Первичный блок, предназначенный для использования в системе передачи энергии, содержащий поверхность переноса энергии и вторичное устройство, отделяемое от первичного блока и приспособленное для размещения в рабочем положении на поверхности переноса энергии или рядом с ней для приема энергии от первичного блока без необходимости непосредственного электрического контакта между первичным блоком и вторичным устройством, характеризующийся тем, что содержит средство генерирования поля, имеющее множество, по существу, плоских проводящих элементов, расположенных на поверхности переноса энергии или под ней в основном параллельно друг другу в области генерирования, для генерирования электромагнитного поля в области переноса энергии, причём проводящие элементы расположены на таком достаточно малом расстоянии друг от друга, чтобы вторичное устройство в рабочем положении перекрывало два или более проводящих элемента, при этом соответствующие мгновенные токи, одновременно протекающие через все проводящие элементы в области генерирования имеют одинаковое общее направление.
54. Первичный блок по п.53, характеризующийся тем, что указанные проводящие элементы в области генерирования, по существу, прямолинейны.
55. Первичный блок по любому из пп.53 или 54, характеризующийся тем, что указанные проводящие элементы в области генерирования расположены на расстоянии друг от друга.
56. Первичный блок по любому из пп.53-55, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит магнитный сердечник, вокруг которого расположены проводящие элементы.
57. Первичный блок по любому из пп.53-56, характеризующийся тем, что два или более из множества проводящих элементов представляют собой различные участки одного витка, охватывающего указанный магнитный сердечник.

- 21 006929
58. Первичный блок по любому из пп.53-57, характеризующийся тем, что он содержит два множества проводящих элементов, первое из которых расположено в области генерирования в одном направлении, а второе - в другом, по существу, перпендикулярном первому.
59. Первичный блок по п.58, характеризующийся тем, что он снабжён средством попеременного приведения в действие указанных первого и второго множеств проводящих элементов.
60. Первичный блок по п.58, характеризующийся тем, что средство попеременного приведения в действие указанных первого и второго множеств проводящих элементов выполнено с возможностью воздействия на них со сдвигом на четверть периода.