JP2019531607A

JP2019531607A - コイルアセンブリ

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Publication number: JP2019531607A
Application number: JP2019526367A
Authority: JP
Inventors: ステファンエダー
Original assignee: Etaem GmbH
Current assignee: Etaem GmbH
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-10-31
Also published as: AU2017301997B2; CA3032216C; ES2806986T3; NZ750454A; PL3485499T3; CN109564817B; US20190189343A1; AU2017301997A1; DE102016113839A1; CN109564817A; EP3485499A1; EP3485499B1; DK3485499T3; US10930430B2; CA3032216A1; WO2018019876A1

Abstract

交番磁界を生成するかまたは受信するコイルアセンブリは、少なくとも１つの巻き線を有する少なくとも１つの主コイルを含み、前記コイルアセンブリの共鳴挙動への選択的作用のために設けられをもたらしかつ少なくとも１つの巻き線を有する少なくとも１つの補助コイルを含み、前記主コイルは、主導体及び前記主導体を少なくとも部分的に囲む遮蔽導体を有する。前記遮蔽導体は、前記主導体に導電可能に接続されており、かつ前記遮蔽導体は、電気的に絶縁された少なくとも１つのセクションを有していることを特徴とする。

Description

本発明は、交番磁界を生成または受信する装置に関する。このような装置はよく知られており、このような装置は交番電圧によって加えられる電流を有して交番磁界を生成する電気コイルを各々が含んでいる。しかし、当該コイルは、当該コイルを通る交番磁界の故に当該コイル内で誘導される電圧が当該コイルの端子においてタップされる点において、交番磁界の受信の機能を果たし得る。

磁気アンテナとも称され得る上述したような装置は、例えば、電力伝送、特に個別に再充電可能なバッテリーによって駆動される電力消費装置の無線給電のために使用される。さらなる用途は、通信技術（通信信号の伝送）においてかつ計測（例えば、磁場探査）において見出され得る。

上記した装置の問題点は、動作中に発生しかつ電力伝送の効率に悪い影響を与え得る電磁的損失である。言い換えれば、上記装置の各々の効率は、十分なものではない。このような理由により、装置の各々の共鳴（resonance）態様に影響を与えて、装置の効率が少なくともバイアス点（例えば、特定の交番電圧周波数）において増加するように、適切な回路を用いて試行がなされている。理想的な場合、装置のいわゆる共鳴発生が最大値になる周波数が、装置が動作させられるべき交番電圧周波数と一致する。

所望の共鳴の発生をもたらす為の電子回路は、例えば、交番磁界を生成するかまたは受信する為に設けられるコイルに結合される回転キャパシタを含む。追加のキャパシタ及びインダクタンスは、さらに特定の共鳴の発生を強化する為に使用され得る。しかし、このような電子「共鳴最適化回路」のコスト及び当該回路のキャリブレーションのための努力は、かなりの欠陥をもたらすので、共鳴最適化のためにより単純かつ廉価な解決策が必要とされる。

本発明によれば、少なくとも１つの巻き線を含む主コイル、及びコイルアセンブリの共鳴挙動の選択的影響に関して設けられかつ少なくとも１つの巻き線を含む少なくとも１つの補助コイルを含むコイルアセンブリが提案される。当該主コイルは、主導体及び当該主導体を少なくとも部分的に囲んでいる遮蔽導体を有し、当該遮蔽導体は当該主導体に導電可能に接続され、かつ電気的に遮断されている少なくとも１つのセクションを有している。

主コイルは、実用コイルと称され得、補助コイルは補助的なコイルとして機能してコイルアセンブリ全体、特に主コイルの共鳴挙動に選択的に影響を与える。これについて、「選択的影響」は、所望の状態への直接的な変化として理解される。これは、予め定義された基準、例えば特定の周波数範囲における共鳴発生または観測される最大インピーダンスに対する最適化も含む。言い換えれば、当該選択的影響は、主コイルの品質、またはＱ因子もしくは品質因子と称されるものの向上のために採用され得る。例えば、本発明によるコイルアセンブリを用いることで、品質因子をＱ＝０．５の従来の値からＱ＝５の範囲の値まで向上させることが可能である。

主コイル及び補助コイルの両方の各々が、単純な単一巻き線または複数巻き線導体ループ（リングアンテナ）として構成可能であり、導体は、例えば、丸く曲がっている。主コイルは、好ましくは、少なくとも部分的に電気的に絶縁されており、それによって主コイルの望まれない電気的接触が防止される。

本発明によるコイルアセンブリは、複数の長所を合わせもつ。一方で、コイルアセンブリは、複雑な共鳴最適化回路無しに動作する。１または複数の補助コイルが用いられて、特に排他的に、共鳴挙動に影響が与えられる。この解決方法は、驚くべき効果をもたらし、底腰と及び単純な実現可能性という利点を有している。特に、主コイルの導電インピーダンスは、さらに別個の電子回路による共鳴挙動の従来の効果よりも低くなり得る。後者の場合、コイルにおける振動がコイルの小さな効率に対して与えられる（ハイダンピング（high damping））。対照的に、本発明によるコイルアセンブリを用いると、効率は直接的に上昇し、振動のダンピング自体は減少する。従って、電力損失が著しく減少させられ得る。本発明のコイルアセンブリは、動作中に従来の共鳴最適化コイルよりも発熱が少ないので、特に、廃熱に変換される損失が低減される。

他方で、本発明の解決方法は、主導体及び遮蔽導体の巧みな構成を特徴としている。特に、遮蔽導体は、電場成分からの主導体から発散される電磁場を開放する機能を有しており、可能な限り純粋かつ実用的な場を呈する交番磁界が、遮蔽導体から離れた所で維持される。同時に、当該遮蔽導体は、主コイルの電気的端子として機能し得、そこにおいて主導体が遮蔽導体に接続される。交番電圧は、例えば、主導体と遮蔽導体との間に印加され、交番磁界が生成される。遮断導体の電気的遮断セクションは、好ましくは、遮蔽導体がコイルの中で電気的に短絡した回路リングを形成しない位置に設けられ、望まれない短絡電流が防止される。補助コイルも、補助コイル内の短絡回路電流が防止されるように好ましく構成される。このために、補助コイルの端子は開放され（オープン状態にされ）得る。このことは、所望の共鳴挙動を達成するためのかなり効率的な方策であると証明されている。本発明のコイルアセンブリは、相応の高い交番電圧周波数においてかまたは交番磁界周波数において動作させられて、遮蔽導体内の表皮効果と称されるものが発生して、例えば１ＭＨｚ以上の周波数において電界が抑制される。本発明による利点は、適切な構成において低い周波数においても達成され得る。

上述のように、補助コイルは、コイルアセンブリの共鳴挙動に選択的に影響を与えるために設けられる。影響の種類及び程度は、以下のパラメータの少なくとも１つに依存し得る：主コイル及び／または少なくとも１つの補助コイルの巻き線の数（number of windings）；主コイル及び／または少なくとも１つの補助コイルの直径；主コイルに対する少なくとも１つの補助コイルの位置（例えば、補助コイルと主コイルとの間の間隔）；主コイルに対する少なくとも１つの補助コイルのアラインメント（例えば、同軸（平行）、傾斜）；補助コイルの数。これらのパラメータは、所望の態様の共鳴挙動を生成するために、互いに独立して選択的に変更させられ得る。必要とされるのは、補助コイルが、主コイルと協働可能（少なくとも所望のバイアス点において、例えば特定の交番電圧周波数において）であるように主コイルに対して空間的に近接して構成されかつ配置されることである。

主導体及び遮蔽導体の品質及び構成は、共鳴挙動において影響を有する更なるパラメータとして挙げられる。一方で、主導体及び遮蔽導体の各々の直径は、大きな役割を果たす。他方で、主導体と遮蔽導体との間、同様に遮蔽導体の表面との間の空間も重要である。現在の絶縁材料も、特にその誘電率が関連する。特に、主導体と遮蔽導体との間に延在する絶縁材料にとくに関連が見出される。なぜならば、当該２つの導体の間の容量及びコイルアセンブリ全体の共鳴挙動が、これらによって実質的に影響を受ける故である。

主コイルは、共鳴挙動の選択的影響に関して異なった態様で選択的に構成され得る。これに関する詳細な例−特に、主導体と遮蔽導体との間の接続及び遮蔽導体の電気的遮断（絶縁）セクションに関する−は、以下に説明される。

上述したように、本願のコイルアセンブリは、複数の主コイル及び複数の補助コイルを有し、これらは互いに異なり別個にデザインされかつ配置され得る。本発明のコイルアセンブリは、特に、対称的に配置される必要が無い。複数の主コイルが設けられる場合、これらは接続され得、すなわち電気的に互いに並列または直列に接続され得る。従って、例えば、共通の電圧タッピング（common voltage tapping）が、全ての主コイルにもたらされ、交番電圧が共通の電気的端子を介して全ての主コイルに与えられ得る。

本発明の有利な実施形態は、本願明細書、従属請求項及び図面において説明される。

１つの実施形態によれば、少なくとも１つの補助コイルは、主導体及び当該主導体を少なくとも部分的に囲んでいる遮蔽導体を有する。主コイルと異なり、補助コイルの遮蔽導体は、主導体から電気的に絶縁され得かつ／または遮断に左右されないように構成され得る。しかし、必ずしもそうある必要は無い。

全体として、主コイル及び補助コイルは、同様または同一のデザインを有し得る。しかし、補助コイルは、純粋に受動的な素子として動作することが好ましい、すなわち供給電圧（feed voltage）または電圧タッピング（voltage tapping）がないことが好ましい。主コイル及び補助コイルは、互いに電気的に接続されるべきでないことが理解される。本発明によれば、２つのコイル間またはコイルグループ間での実質的に磁界ベースの誘導的連携が目標とされる。

好ましい実施形態によれば、主コイル及び／または補助コイルは、少なくとも部分的に１つの同軸ケーブルまたは複数の同軸ケーブルとして構成されている。すなわち、主導体（コア）は、中空円筒として構成されている遮蔽導体と同軸に配されている。電気的絶縁材料は、主導体と遮蔽導体との間に設けられ得る。当該遮蔽導体は、絶縁材料によって追加的に囲まれ得る。ほとんどの場合、主コイル及び／または補助コイルのために設けられる同軸ケーブルは、市場において制限無くかつ高い費用を払わずに実際に入手可能な市販の同軸ケーブルとして構成され得る。市販の同軸ケーブルは、一般的に可撓性を有しているので、市販の同軸ケーブルからコイルは特に単純に生成され得、かつその後の設置の一環として、ハウジングの寸法に容易に適応させられ得る。しかし、ほとんどの場合、可撓性が小さいかまたは剛性の高い同軸ケーブルまたは同軸導体が検討され得る。既知のデザインの市販の同軸ケーブルが、どんな場合でも必要という訳ではない。同軸ケーブルようなの導体も考えられ得、同軸ケーブルのような導体は、例えば、後に巻き付けられた遮蔽体を用いた絶縁された導体を含む。

さらなる実施形態によれば、少なくとも１つの補助コイルが、主コイルと同軸に配される。本実施形態のコイルアセンブリの構造は、比較的コンパクト構成され得る。少なくとも１つの補助コイルは、特に、主コイルに−直接的または間接的に−固定され得る。補助コイルは、例えば、既知のケーブルタイ（cable tie）を用いて主コイルに直接固定され得、主コイルと補助コイルとの電気的接触は、主コイルの遮蔽導体を少なくとも囲む絶縁体の故に防止され得る。間接的な固定は、例えば、主コイル及び補助コイルの両方が固定される−特に互いに明確に定められた空間を持って−共通のフレームによって実現され得る。従って、コイルの互いに対する配置は、単純かつ廉価に実現され得る。

かなりコンパクトな構成は、補助コイルの直径が少なくとも実質的に主コイルの直径と同一である場合に達成され得る。さらに、補助コイルによる共鳴挙動の影響の度合いが向上させられ得る。

本発明は、さらに、交番磁界を生成する少なくとも１つの第１のコイルアセンブリ及び交番磁界を受信する少なくとも１つの第２のコイルアセンブリ有するシステムに関し、当該第１及び／または第２のコイルアセンブリは、上述の実施形態の少なくとも１つによって構成される。当該システムの有利な実施形態によれば、第１のコイルアセンブリの共鳴挙動及び第２のコイルアセンブリの共鳴挙動は、互いにマッチングさせられ、２つのコイルアセンブリの相互作用が考慮され得る。共鳴挙動の各々は、実質的に同一であり、２つのコイルアセンブリが共鳴的に誘導的に結合され得、かつ特に高い全体効率がもたらされるのが好ましい。

第１のコイルアセンブリと第２のコイルアセンブリとの間の磁束を向上させるために、複数の第１及び／または第２のコイルアセンブリが設けられ、これらは各々異なって構成され得、対称的に配される必要は無い。全体的な効率は、複数の第１及び／または第２のコイルアセンブリを用いることによって再度増加させられ得、個別の交番磁界が重畳されて、コイルアセンブリを通って主に流れる有用な場が形成される。第１及び第２のコイルアセンブリは、「磁力線」が、同様の意味で、少なくとも主にコイルアセンブリを通って伸長するように、すなわち互いに向かって配向されないように、互いに対して好ましく配置される。コイルアセンブリが同調して好ましく動作させられる、すなわち、特に、主コイルが、同時に加えられる電流を有しするかまたは誘導電圧が同時に主コイルにおいてタップされることが理解される。

本発明のさらなる内容は、電力貯蔵部、特に携帯電気または電子機器の電力の無線供給のための上述の実施形態の少なくとも１つによるコイルアセンブリの使用である。換言すれば、コイルアセンブリは、移動自在な電気または電子消費装置、特に純粋な電気自動車もしくはハイブリッド自動車、またはスマートフォンもしくはタブレットのような携帯通信デバイスの電磁誘導充電に用いられ得る。

本発明は、上述したような種類のシステムの使用を含み、第１のコイルアセンブリの主コイルは、電源供給ネットワークに結合され、第２のコイルアセンブリの主コイルは、電力貯蔵部、特に移動自在な電気電子装置に接続されている。言い換えれば、電磁誘導充電は、本発明によるシステムによってなされ得る。第１のコイルアセンブリの電源供給ネットワークへの接続は、電磁誘導接続が第１のコイルアセンブリと供給ネットワークとの間に存在するようには構成されない。誘導結合は、このような接続の代わりにもたらされ得る。同様のものが、第２のコイルアセンブリと電力貯蔵部（例えば、バッテリー、各々が再充電可能なバッテリー）との結合に適用される。

本発明によるコイルアセンブリまたは本発明によるシステムの有利な応用は、例えば電源プラグによって有線で供給され得ないかまたはされるべきでは無い閉じたシステムの電気的接続において見出され得る。これは、通常、ハウジング内の特に適合した圧力を有するか、または液体媒体等の媒体を含むかまたは隔離すべき「シーリングシステム」（例えば、防水携帯電話またはカメラ）に関する。人間または動物の体内に埋設される電気的インプラントの電力供給も、本発明によって無線態様で実現され得る。

さらに、本発明によるコイルアセンブリまたは本発明によるシステムは、データの送信のために使用され得る。コイルアセンブリの対応する実施形態において、補助コイルはデータ信号によって動作され得かつ／るかまたはデータ信号を受信するように構成され得る。対応するシステムは、少なくとも２つのこのようなコイルアセンブリを含む。第１のコイルアセンブリの補助コイルは、例えば、情報源に結合され、第２のコイルアセンブリの補助コイルはデータ受信機に結合され、これらの関係は逆もでも良い。このようなシステムは、電力伝送に加えて、例えば電力伝送の制御に使用され得る情報の伝送も可能にする。しかし、通常は、他の種類のデータも伝送され得る。

本発明は、添付の図面を参照して以下に単に例示の目的で説明される。添付の図面において、図１から７の各々は座標系を示し、当該座標系において、共鳴スペクトルと称される磁気的インダクタンスの少なくとも１つの実験的に決定した曲線が周波数に亘って示される−共鳴挙動の判定に関して。主コイルの異なる実施形態は、図８に示されている。これらは以下に詳細に示される。

補助コイルを除いた単巻の主コイルの共鳴スペクトルを示す図である。図１の共鳴スペクトル及び１の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明による様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。２の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明による様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。２の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明によるさらに他の様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。３の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明によるさらに他の様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。４の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明によるさらに他の様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。５の巻き線を有する主コイル及びそれぞれ異なる補助コイルを有する本発明によるさらに他の様々なコイルアセンブリの共鳴スペクトルを示す図である。図８ａは同軸ケーブルの斜視図である。図８乃至８ｆは、ＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイルの様々な変形例の断面図である。図９ａ乃至図９ｄは、各々が少なくとも１つの第１のコイルアセンブリ及び少なくとも１つの第２のコイルアセンブリを有するシステムの概略図である。

以下の説明において、同一または同様の部分は、同一の参照符号によって示され得る。

図１は、１の巻き線（ｎ＝１）を有する主コイル（primary coil）の共鳴スペクトル１０ａを示している。共鳴スペクトル１０ａは、ｘ軸１４が「交番電圧周波数」であり、ｙ軸１６が「磁気的誘導因子（magnetic inductive factor）」である座標系１２において示されている。ｘ軸１４は、０から６ＭＨｚの範囲を含んでいる。ｙ軸１６に関して示されている磁気的誘導因子は、供給されている電圧に対する誘導電圧の比である。供給されている電圧は、主コイルに印加されて交番磁界を生成する交番電圧である。誘導電圧は、例えば、磁界プローブ内で（主コイルから決まった距離離れた位置で）生成された交番磁界によって生起した電圧である。従って、磁気的誘導因子は、供給電圧がどれだけ効率的に誘導的に測定された磁場（Ｂ場）に変換されたかを最終的に示す。磁気的誘導因子は、以下の説明において効率とも称される。

共鳴スペクトル１０ａは、複数の離散的測定点１８を含み、個別の測定点１８の間の共鳴スペクトル１０ａは補間されている。図１から容易に理解されるように、共鳴スペクトル１０ａは、共鳴の発生を有していない、すなわち共鳴スペクトル１０ａは、測定範囲において実質的に平坦であり、効率は周波数と実質的に無関係に同様に低い。主コイルの共鳴挙動に作用するために、すなわち共鳴スペクトル１０ａを変化させるために、少なくとも１つの補助コイル（secondary coil）（図示せず）が主コイルの近接場内に持ち来され得、本発明によるコイルアセンブリ（図示せず）がもたらされる。対応して、結果としての共鳴スペクトル１０ｂから１０ｆが図２に示され、図１の共鳴スペクトル１０ａが図２に入れられて、スペクトル１０ａから１０ｆの比較が容易になされている。

共鳴スペクトル１０ｂは、補助コイルが２つの巻き線（ｍ＝２）を有している場合の結果であり、僅かな共鳴の発生が約４．２ＭＨｚにおいてもたらされている。共鳴スペクトル１０ｃから１０ｅは、補助コイルが３（ｍ＝３；１０ｃ）、４（ｍ；１０ｄ）及び５（ｍ＝１０ｅ）の巻き線を有している場合の結果である。理解されるように、さらに高い複数の最大値を有する共鳴の発生は、補助コイルの巻き線の数ｍの増加によってもたらされ得、共鳴の発生の範囲は、低い周波数に向かって移動し、バンド幅が減少する。

共鳴スペクトル１０ｆは、各々が２つの巻き線（２×ｍ＝２）を有する２つの補助コイルの場合にもたらされる。理解されるように、共鳴スペクトル１０ｆは、共鳴スペクトル１０ｄ（補助コイルが４つの巻き線を有する（ｍ＝４））とは異なる。従って、ここで使用されるコイルアセンブリにおける共鳴発生の範囲は、共鳴スペクトル１０ｄと比較して共鳴スペクトル１０ｆにおいて周波数が約２倍になっており、最大値がおおよそ半分になっている。さらに、バンド幅は約２倍になっている。異なった発生または変位が、他のコイルアセンブリによってもたらされ得る。

主コイルが２つの巻き線を有している（ｎ＝２）場合の共鳴スペクトル２０ａから２０ｆが、図３に示されている。共鳴スペクトル２０ａは、共鳴スペクトル２０ａの測定において、主コイルの近接場に補助コイルが配されていない点において、共鳴スペクトル２０ｂから２０ｆと異なる。対称的に、共鳴スペクトル２０ｂから２０ｆは、主コイル（ｎ＝２）の近接場に１つ（ｍ＝１；２０ｂ）、２つ（ｍ＝２；２０ｃ）、３つ（ｍ＝３；２０ｄ）、４つ（ｍ＝４；２０ｅ）及び５つ（ｍ＝５；２０ｆ）の巻き線を有する補助コイルのアセンブリによって測定される。共鳴スペクトル２０ａが、ｍ＝１の補助コイル（例えば、２０ｂ）の場合に対して変わらないことは特筆すべきことである。ｍ＝２の補助コイル２０ｃを用いた場合には、約５ＭＨｚにおける僅かな共鳴の発生が現れるのみ得ある。補助コイルの巻き線の数ｍが増えると、共鳴発生の範囲が低い周波数側に移動し、各々の最大値は増大しかつバンド幅が減少する。

図３の共鳴スペクトル２０ｄ（ｎ＝２主コイル及びｍ＝３補助コイル）は、図４に再度示されている。これと比較して、共鳴スペクトル２０ｄ'及び２０ｄ"は、ｎ＝２の主コイル及びｍ＝３の補助コイルの場合と同様に表されているが、異なって高密度に固まっている。共鳴スペクトル２０ｄを特定するために、主コイル及び補助コイルは互いに隣り合って単に緩く配置されている（他の共鳴スペクトル１０ａ−ｆ、２０ａ−ｃ、及び２０ｅ−ｆのように）。共鳴スペクトル２０ｄ'を特定するために、主コイル及び補助コイルは、約５ｃｍのチューブ径を有する共通チューブ内にパッキングされる。共鳴スペクトル２０ｄ"は、主コイル及び補助コイルがケーブルバインダーによって互いに硬く固定されているアセンブリに関して特定される。理解されるように、共鳴スペクトル２０ｄと比較して、共鳴スペクトル２０ｄ'及び２０ｄ"において共鳴発生回数は減少する。

共鳴スペクトル３０ａから３０ｅは、ｎ＝３の主コイルを有するアセンブリに関して図５に示されている。共鳴波長３０ａは、補助コイルが共鳴スペクトル３０ａの測定において主コイルの近接場に配されていない点で、共鳴スペクトル３０ｃから３０ｅと異なっている。対照的に、共鳴波長３０ｂから３０ｅは、３つの巻き線を有している主コイルの近接場において、１つ（ｍ＝１；３０ｂ）、２つ（ｍ＝２；３０ｃ）、４つ（ｍ＝４；３０ｄ）及び５つ（ｍ＝５；３０ｅ）の巻き線を有している補助コイル有りで測定される。図３の共鳴スペクトル２０ａから２０ｆ同様の態様で、共鳴スペクトル３０ａは、ｍ＞１の補助コイルから単に著しく変化する（例えば、共鳴スペクトル３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ）。

ｎ＝４の主コイルを有するアセンブリに関する共鳴スペクトル４０ａから４０ｅは、図６に示され、共鳴スペクトル４０ａは、補助コイルなしで測定される。共鳴スペクトル４０ｂから４０ｅの測定において、補助コイルは、ｎ＝４の主コイルの近接場で、１つ（ｍ＝１；４０ｂ）、２つ（ｍ＝２；４０ｃ）、３つ（ｍ＝１；４０ｄ）及び５つ（ｍ＝５；４０ｅ）の巻き線を有している。

図７は、５つの巻き線を有する（ｎ＝５）主コイルの場合の共鳴スペクトル５０ａから５０ｂを示しており、共鳴スペクトル５０ａは補助コイルなしで測定される。共鳴スペクトル５０ｂから５０ｅの測定において、補助コイルは、ｎ＝５の主コイルの近接場において、１つ（ｍ＝１；５０ｂ）、２つ（ｍ＝２；５０ｃ）、３つ（ｍ＝３；５０ｄ）及び４つ（ｍ＝４；５０ｅ）の巻き線を有する。

「ＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル（RF-coax-B field coils）」２２の他の変形例は、図８ｂから８ｆに縦断面図で示されている。図示されているＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイルの各々は、本発明によるコイルアセンブリ（図示せず）の主コイルとして機能する。ＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイルの各々は、同軸ケーブル２４から生成されており、その断面が図８ａに示されている。同軸ケーブル２４は、主導体２６及び円筒遮蔽導体２８を含み、電気的絶縁材料３２が当該主導体２６と遮蔽導体２８との間に延在している。さらに、遮蔽導体２８は、電気的に絶縁性のジャケット（図示せず）、例えばプラスチック、によって囲まれ得る。遮蔽導体２８は、周辺的に閉じられている、すなわち主導体２６の回りで閉じされているのが好ましい。

図８ｂのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２において、主導体２６は、１つの巻き線の後で遮蔽導体２８に電気的に接続されている。遮蔽導体２８は、電気的に遮断された２つのセクション３４、３４‘を有している。図８ｃのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイルにおいて、主導体２６は、１の巻き線の半分の後で遮蔽導体２８に電気的に接続されている。そして、遮蔽導体２８は、電気的に遮断されたセクション３４を有している。図８ｂの場合と対照的に、左側の遮蔽導体２８のリム（巻き線の半分）は、遮蔽導体２８の右側のリムに電気的に接続されている。対照的に、左側リムの主導体２６は、右側リムの遮蔽導体２８及び主導体コネクタ２６のどちらにも接続されていない。

図８ｄのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイルにおいて、主導体２６は、（図８ｂのように）１つの巻き線の後に遮蔽導体２８に電気的に接続されている。遮蔽導体２８は、１つの巻き線の半分の後に電気的に遮断されているセクション３４を有している。さらに、遮蔽導体２８の左側のリムは（図８ｃのように）、遮蔽導体２８の左側のリムに電気的に接続されている。

図８ｅのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２において、主導体２６は、１つの巻き線の後に遮蔽導体２８に電気的に接続されている（図８ｂのように）。遮蔽導体２８は、１つの巻き線の後に電気的に遮断されたセクション３４‘を有している。従って、セクション３４は、図８ｂに示された実施形態と比較して不足している。

図８ｆのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２は、図８ｄのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２に対応しており、主導体２６は、１つの巻き線の半分の後で、追加的に遮蔽導体２８に接続されている。

各々が電気的に遮断されたセクション３４、３４'は、各々の実施形態において示されている位置に必ずしも配されなくともよい。例えば、図８ｂのセクション３４は、特に、１つの巻き線の後に配されている必要はない。

上述されたＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２は、その基本的なデザインに関して単に例示の目的で示されていることが理解される。巻き線の数は、当然ながら、デザインを変更せずに増やされ得る。図に示されている全ての共鳴スペクトル１０、２０、３０、４０、５０は、図８ｄのタイプのＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル２２の主コイルの各々（異なった数の巻き線を有し、６０ｃｍのコイル直径を有する。補助コイルは、スペクトル２０ｄ‘、２０ｄ“を除いて、主コイルに対して緩く配置されている。）を用いて測定（特定）（determined）され得る。

共鳴スペクトル１０、２０、３０、４０、５０の各々の測定は、個別の測定例（共鳴スペクトルの個々の測定）の平均化を含む。従って、図に示された共鳴スペクトルは、実験的特性を有している。すなわち、共鳴スペクトルの特定の構成が、個々のケースにおいて、測定条件により、示されている曲線と異なり得る。しかし、当業者に知られているように、示されている共鳴スペクトルは、本発明による効果、すなわち少なくとも１つの補助コイルによるコイルアセンブリの共鳴挙動に選択的に作用する効果を実証する。

交番磁界を生成するための少なくとも１つの第１のコイルアセンブリ３６ａを有しかつ交番磁界を受信するための少なくとも１つの第２のコイルアセンブリ３８ａを有する様々なシステム３５が、図９ａから９ｄに各々示されている。単に例示の目的で、コイルアセンブリ３６ａ、３８ａの各々は、１つの主コイルＰ及び２つの補助コイルＳを含んでいる。図９ａに示されているアセンブリ「ＳＳＰ」（上述されている）は異なり得、それは、両方が第１及び第２のコイルアセンブリ３６ａ、３８ａ内にある「ＳＰＳ」または「ＰＳＳ」である。図９ｂから９ｄの実施形態にも同様に適用される。

コイルアセンブリ３６ａ−３６ｅ、３８ａ−３８ｄは、システムの各々の特性を最適化するために個別に適応させられ得る（例えば、コイルＰ、Ｓの数及びデザイン並びにこれらの相対配置に関して）。

コイルアセンブリ３６ａ、３８ａは、図９ａにおいて互いに同軸に配されており、コイルアセンブリ３６ａ、３８ａを通って伸張する交番磁界の大部分がコイルアセンブリ３６ａ、３８ａの外に向かい、これが単に概略的に磁力線４０によって示されている。

図９ｂのシステム３５は、図９ａのシステム３５に対応しており、各々が同調して動作可能な（例えば、隣り合うコイルアセンブリ３６ａ、３８ａに並列にまたは直列に接続される）、さらなる第１のコイルアセンブリ３６ｂ及びさらなる第２のコイルアセンブリ３８ｂが設けられる。従って、図９ａのシステム３５は、いわば二重にされ、コイルアセンブリ３６ａ、３６ｂ及び３８ａ、３８ｂは、各々１８０°回転され得、共通の磁界が、同じように、全てのコイルアセンブリを通って伸張する（図９ｂの矢印による磁力線４０を参照下さい）。従って、システムの効率を促進する磁束の有利な増加が実現され得る。このことは、図９ａのシステム３５と比べて、「伝送の方向」と主に平行に伸張している交番磁界の変化させられた形状から理解され得る。

図９ｂの第１及び第２のコイルアセンブリ３６ａ、３６ｂ及び３８ａ、３８ｂが、同様な磁界をもたらす為に各々が１８０°回転させられることは必ずしも必要ない。主コイルＰの電流を加える方向は、代替的に変化させられてもよい。従って、主コイルＰ及び補助コイルＳのアセンブリは、鏡面対称であり得る。

コイルアセンブリ３６、３８を通って伸張しかつ効果的に使用可能な交番磁界の一部は、システム３５にさらなるコイルアセンブリ３６ｃ、３８ｃが追加される点でさらに向上させられ得る。各々が並列に接続され得るさらなる第１のコイルアセンブリ３６ｃ及びさらなる第２のコイルアセンブリ３８ｃは、図９ｃにおいて、コイルアセンブリ３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂに対して９０度の角度を持って配される。この変形例の利点は、コイルアセンブリ３６ａから３６ｃ及び３８ａから３８ｃが、９０°の角度において、これらの共鳴挙動に関して相互に僅かに作用するのみであるという点である。図９ｄには、「収縮された磁界」の明確な効果が、システム３５に追加の第１及び第２のコイルアセンブリ３６ｄ、３６ｅ及び３８ｄ、３８ｅが加えられている点でさらに増幅されていることが示されており、追加の第１及び第２のコイルアセンブリ３６ｄ、３６ｅ及び３８ｄ、３８ｅは、−単に例示のために−第１の及び第２のコイルアセンブリ３６ａから３６ｃ及び３８ａから３８ｃに対して４５度の角度で各々配置されている。

１０ａ−ｆ、２０ａ−ｆ
３０ａ−ｆ、４０ａ−ｅ
５０ａ−ｅ共鳴スペクトル
１２座標系
１４ｘ軸
１６ｙ軸
１８測定点
２２ＲＦ−ｃｏａｘ−Ｂ場コイル
２４同軸ケーブル
２６主導体
２８遮蔽導体
３２絶縁材
３４、３４' セクション
３５システム
３６ａ−ｅ第１のコイルアセンブリ
３８ａ−ｅ第２のコイルアセンブリ
４０磁力線
Ａ補助線
Ｐ主コイル
Ｓ補助コイル

Claims

交番磁界を生成するかまたは受信するコイルアセンブリであって、前記コイルアセンブリは、
少なくとも１つの巻き線を有する少なくとも１つの主コイル（Ｐ）と、
前記コイルアセンブリの共鳴挙動への選択的作用のために設けられかつ少なくとも１つの巻き線を有する少なくとも１つの補助コイル（Ｓ）を含み、
前記主コイル（Ｐ）は、主導体（２６）及び前記主導体（２６）を少なくとも部分的に囲む遮蔽導体（２８）を有し、
前記遮蔽導体（２８）は、前記主導体（２６）に導電可能に接続されており、かつ前記遮蔽導体（２８）は、電気的に絶縁された少なくとも１つのセクション（３４、３４'）を有していることを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１に記載のコイルアセンブリであって、
前記少なくとも１つの補助コイル（Ｓ）は、主導体（２６）及び前記主導体（２６）を少なくとも部分的に囲む遮蔽導体（２８）有し、特に、前記遮蔽導体（２８）は、前記主導体（２６）に導電可能に接続されておらずかつ／いないかまたは電気的遮断を有していないことを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１または２に記載のコイルアセンブリであって、
前記補助コイル（Ｓ）の端子が開放されていることを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のコイルアセンブリであって、
前記主コイル（Ｐ）及び／または前記補助コイル（Ｓ）は、少なくとも部分的に１つの同軸ケーブルとしてまたは複数の同軸ケーブル（２４）として構成されていることを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のコイルアセンブリであって、
前記少なくとも１つの補助コイル（Ｓ）は、前記主コイル（Ｐ）と同軸に配されていることを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のコイルアセンブリであって、
前記少なくとも１つの補助コイル（Ｓ）は、前記主コイル（Ｐ）と直接的または間接的に固定されていることを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のコイルアセンブリであって、
前記補助コイル（Ｓ）の直径が、前記主コイル（Ｐ）の直径と少なくとも実質的に等しいことを特徴とするコイルアセンブリ。
請求項１乃至７のいずれか１つに記載のコイルアセンブリであって、
前記二次コイル（Ｓ）は、データ信号によって動作させられ得かつ／またはデータ信号を受信するように構成されていることを特徴とするコイルアセンブリ。
交番磁界を生成するための少なくとも１つの第１のコイルアセンブリ（３６）を有しかつ交番磁界を受信するための少なくとも１つの第２のコイルアセンブリ（３８）を有するシステム（３５）であって、
前記第１及び／または第２のコイルアセンブリ（３６、３８）は、請求項１乃至９のいずれかに記載のように構成されていることを特徴とするシステム（３５）。
請求項９に記載のシステム（３５）であって、
前記第１のコイルアセンブリ（３６）の共鳴挙動及び前記第２のコイルアセンブリ（３８）の共鳴挙動は、互いに適応させられていることを特徴とするシステム（３５）。
請求項９または１０に記載のシステム（３５）であって、
前記第１及び第２のコイルアセンブリ（３６、３８）は、請求項８に記載のように、その都度、データ信号を伝送するために構成されていることを特徴とするシステム。
請求項１乃至７の少なくとも１つに記載のコイルアセンブリを電力貯蔵部、特に移動自在な電気または電子装置への電力の無線給電に使用する使用方法。
請求項８に記載の少なくとも１つのコイルアセンブリ（３６、３８）をデータ信号の伝送に使用する使用方法。
請求項７または８に記載のシステム（３５）の使用方法であって、
前記第１のコイルアセンブリ（３６）の前記主コイル（Ｐ）は、電源供給ネットワークに結合され、前記第２のコイルアセンブリ（３８）の前記主コイル（Ｐ）は電力貯蔵部、特に移動自在な電気または電子装置に結合されていることを特徴とするシステムの使用方法。
請求項１１に記載の少なくとも１つのコイルアセンブリ（３６、３８）をデータ信号の伝送に使用する使用方法であって、前記第１のコイルアセンブリ（３６）の補助コイル（Ｓ）はデータ源に結合され、前記第２のコイルアセンブリ（３８）の補助コイル（Ｓ）はデータ受信機に結合され、逆もまた同様であることを特徴とする使用方法。