WO2017220825A1 - Sistema de cableado inductivo para alimentación inalámbrica - Google Patents

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Definitions

  • the object of the present invention is a wiring system that advantageously feeds beacons or wireless bulbs placed on flat solid surfaces, either horizontal as in the case of roofs, roads or pavements, or vertical such as any partition, wall or dike .
  • Wireless bulb Bulb according to the utility model ES-1123205_U or similar, which enjoys the quality of being able to be powered remotely by an inductive outlet, and therefore does not need a socket or electrical connectors on its surface.
  • Inductive wiring A current conduction system consisting of one or more conductors or electrical cables through which a high frequency alternating current will circulate.
  • the scope of the present invention is mainly within the technical sector of the electric lighting industry.
  • inductive sockets also known as “wireless power supplies * have become relevant .
  • An inductive power outlet is formed by an inductor electric winding through which a variable current was circulating.
  • a magnetic field is also generated from the aforementioned outlet, when another electric winding is brought closer to the power outlet, thanks to the phenomenon of electromagnetic induction, a variable current (called induced current) is generated and analogous to the current that it passes through the inductor winding of the socket.
  • This current induced in the winding allows electrical appliances to be fed in the same way as the current generated in a connection to two poles of different potential.
  • the inductive sockets can become the power cables themselves, without the need to use specific coils as inductors.
  • the advantage of wireless power has already led to the emergence of different patents, and has resulted in power systems using underground cables that feed the surface beacons.
  • the present invention proposes an ingenious wiring system, either surface or underground, that differs from the wiring described in previous inventions, totally novel and that increases the efficiency of the wireless power to the beacons or wireless bulbs.
  • the present invention presents an inductive wiring system for powering wireless devices, which only requires the launch of a single cable hose, in a one-way route, as in a conventional installation. It also contemplates that the wiring launch be round trip, but in this case the "round cable * will be closely placed next to the" return cable ".
  • a circular or rectangular recess will be made at the beacon points, usually of the same or greater depth than that of the linear groove made in the sections without marking, and in said recess a cable loop will be placed.
  • the cable In the case of roof installations, the cable will rest on the ceiling, and in the specific areas where the wireless bulbs are to be placed, the cable loop will be placed beforehand.
  • the cable loop will be formed by placing it on the "support piece", a key element in this invention, thus forming a normally quasi-circular or optionally polygonal loop.
  • the shape of this coil will be determined accordingly by the shape of this support piece.
  • the cable support piece is a piece of a rigid material (wood, plastic, metal.) On which the cable is attached or fitted.
  • the inductive wiring system of the invention has the following advantages:
  • the material or shape of the support piece, or the material or shape of the cable are not limiting of the present invention.
  • Figure 1 shows a parallel arrangement of the inductive wiring according to the state of the art, which has an inductive zone along its entire path, which generates a relatively large inductive impedance, the greater the greater the distance traveled by the wiring.
  • Figure 1B shows one of the proposed inventive solutions, in the absence of placing the S support piece, in which the forward and return cable remain together except in the sections where a wireless beacon will be placed.
  • the cable has a curve, winding or cable loop (3) magnetic field inductor
  • Figure 2 is an enlarged detail of Figure 1 B
  • Figure 3 is a variant of Figure 2 in which the cable turns two times around the support forming a cable bucket (3) of greater inductive impedance
  • Figure 4 is a variant of Figure 2 in which the cable turns three times around the support forming a cable loop (3) of greater inductive impedance
  • Figure 5 graphically shows the support pieces (4) on which the back and back cable will be supported in order to form a homogeneous cable loop (3) This figure already shows one of the inventive solutions proposed in full
  • Figure 6 shows a three-dimensional example of circular support piece (4)
  • Figure 7 shows a three-dimensional example of cross-shaped support piece (4)
  • Figure 8 shows a three-dimensional example of a star-shaped support piece (4)
  • Figure 9 shows a three-dimensional example of a cross-shaped support piece (4) in which it is appreciated how the cable can be fitted to form the cable loop In this case an example is shown by forming the loop with the own way cable (one)
  • Figure 9B is a variant of Figure 9 in which it is appreciated that the support piece (4) also serves to provide a relative distance (D) from the light bulb or wireless beacon to be fed from the cable loop
  • Figure 10 is a variant of Figure 1B. in which the forward and return cable remain together within the same hose (5). In the sections where a beacon or wireless bulb will be placed, a cable loop (3) will be connected with electrical arrangement "in series 1 '.
  • Figure 11 is a variant of Figure 1B, in which the forward and return cable remain together within the same hose (5) In the sections where a beacon or wireless bulb will be placed a cable loop will be connected ( 3) with "parallel" electrical arrangement.
  • Figure 12 is a variant of Figure 10, in which another of the proposed inventive solutions is already complete, comprising a one-way cable (1) and a return cable (2) both within a single hose (5) .
  • the cable loops (3) formed around the support piece (4) will be connected to this hose (5), in a serial electrical configuration 15.
  • Figure 13 is a variant of Figure 11, in which another of the proposed inventive filiotonle is already complete, comprising a one-way cable (1) and a vileli cable 5 (2) both within a single hose (5 ). To this hose (5) the 20 cable loops (3) formed around the support piece (4) will be connected, in a parallel electrical configuration.

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Abstract

La presente invención presenta un sistema de cableado inductivo para alimentación de dispositivos inalámbricos, que sólo precisa del lanzamiento de una única manguera (5) de cable, en un recorrido solo de ida, al igual que en una instalación convencional. También contempla que el lanzamiento de cableado sea de ida y vuelta, pero en este caso el "cable de ida" (1 ) irá estrechamente colocado junto al "cable de vuelta" {2} Así, en el caso de pretender alimentar balizas colocadas en pavimentos o paredes, solo será preciso efectuar una ranura en el pavimento o pared para su colocación, excepto en los puntos en los que se colocarán las balizas. En dichos puntos se colocará un bucle de cable (3) con una o varias vueltas que generaré un campo magnético variable en sus cercanías, gracias al cual podrá transferirse energía de forma inalámbrica a otros dispositivos mediante el fenómeno de la inducción electromagnética. Para que el valor inductivo de este bucle de cable (3) sea predeterminable y no aleatorio, se utilizará una pieza de soporte {4} sólida sobre el que se acopiará el cable, de manera que los bucles de cable {3} adopten una forma homogénea, y por tanto dichos bucles de cable {3} tengan además casi un mismo valor de coeficiente inductivo (L). Esta pieza de soporte (4) servirá además de referencia de distancia de separación entre los bucles y los dispositivos a alimentar.

Description

SISTEMA DE CABLEADO INDUCTIVO PARA ALIMENTACIÓN INALAMBRICA
DESCRIPCIÓN
El objeto de la presente invención es un sistema de cableado que permite alimentar de forma ventajosa balizas o bombillas inalámbricas colocadas sobre superficies sólidas planas, bien sean horizontales como en el caso de techos, carreteras o pavimentos, o verticales como cualquier tabique, muro o dique.
Definiciones previas
Definimos a continuación, para una mejor comprensión, los términos relevantes que se utilizarán con frecuencia en este documento:
Bombilla inalámbrica: Bombilla de acuerdo al modelo de utilidad ES-1123205_U o similar, que goza de la cualidad de poder ser alimentada a distancia por una toma de corriente inductiva, y que por tanto no necesita de casquillo ni de conectares eléctricos en su superficie.
Cableado inductivo: Sistema de conducción de corriente formado por uno o varios conductores o cables eléctricos por los que circulará una corriente alterna de alta frecuencia.
Campo de aplicación de la invención
El campo de aplicación de la presente invención se encuentra principalmente dentro del sector técnico de la industria de la iluminación eléctrica.
Estado de la técnica
En estos últimos años empiezan a tomar relevancia las "tomas de corriente inductivas" también conocidas como "alimentadores inalámbricos*. Una toma de corriente inductiva está formada por un bobinado eléctrico inductor por el que circuía una corriente variable. Debido a ello, en ios alrededores de la toma de corriente citada, se genera un campo magnético asimismo variable. Al acercar otro bobinado eléctrico a la toma de comente, gracias al fenómeno de la inducción electromagnética, se genera una corriente (denominada corriente inducida) variable y análoga a la corriente que atraviesa el bobinado inductor de la toma. Esta corriente inducida en el bobinado permite alimentar aparatos eléctricos de igual forma que lo hace la corriente generada en una conexión a dos polos de diferente potencial. Sin embargo, hasta el momento, son muy pocos ios dispositivos eléctricos que se alimentan de una toma de corriente inductiva, o alimentador inalámbrico.
En el campo de la técnica relativo a la alimentación de luminarias inalámbricas, las tomas de corriente inductiva pueden llegar a ser los propios cables de alimentación, sin necesidad de utilizar bobinas especificas como inductores. La ventaja de una alimentación inalámbrica ha originado ya la aparición de diferentes patentes, y ha dado lugar a sistemas de alimentación mediante cables soterrados que alimentan a las balizas de la superficie.
El propio autor de la presente invención tiene registrado un modelo de utilidad relacionado con número de referencia U201500443 relativo a la alimentación mediante cableado inductivo. También encontramos patentes anteriores como la US 2002008973, en la que ya se opta por soterrar los cables, siendo estos cables los inductores de la corriente en las balizas inalámbricas de la superficie.
Sin embargo, la presente invención propone un ingenioso sistema de cableado, bien de superficie o bien soterrado, que se diferencia del cableado descrito en invenciones anteriores, totalmente novedoso y que aumenta la eficacia de la alimentación inalámbrica a las balizas o bombillas inalámbricas.
Descripción de la invención
La presente invención presenta un sistema de cableado inductivo para alimentación de dispositivos inalámbricos, que sólo precisa del lanzamiento de una única manguera de cable, en un recorrido solo de ida, al igual que en una instalación convencional. También contempla que el lanzamiento de cableado sea de ida y vuelta, pero en este caso el "cable de ida* irá estrechamente colocado junto al "cable de vuelta".
Asi, en el caso de pretender alimentar balizas colocadas en pavimentos o paredes, solo será preciso efectuar una ranura en el pavimento o pared para su colocación, excepto en los puntos en los que se colocarán las balizas. En dichos puntos se colocará un bucle de cable con una o varias vueltas que generará un campo magnético variable en sus cercanías, gracias al cual podrá transferirse energía de forma inalámbrica a otros dispositivos mediante el fenómeno de la inducción electromagnética. Para que el valor inductivo de este bucle de cable sea predeterminable y no aleatorio, se utilizará una pieza de soporte sólida sobre el que se acoplará el cable, de manera que los bucles de cable adopten una forma homogénea, y por tanto dichos bucles de cable tengan además casi un mismo valor de coeficiente inductivo (L). Esta pieza de soporte servirá además de referencia de distancia de separación entre ios bucles y los dispositivos a alimentar.
A lo largo de los tramos sin balizamiento o sin bombillas inalámbricas la corriente de ida y la de vuelta circulará por los cables del interior de la manguera, separados unos pocos milímetros entre si. Esta disposición posibilita que las pérdidas por impedancia inductiva en los tramos lineales de cable sean pequeñas, con lo que las pérdidas de voltaje por la impedancia inductiva del cableado total disminuyen. En consecuencia la eficiencia del cableado es superior a la de una disposición de ida y vuelta en la que el cable de ida se instala separado del cable de vuelta.
En caso de balizamiento en pavimento, en el que se opte por ranurar el pavimento y soterrar el cable, en los puntos de balizamiento se practicará un rebaje circular o rectangular, normalmente de la misma o superior profundidad a la de la ranura lineal efectuada en los tramos sin balizado, y en dicho rebaje se colocará un bucle de cable.
En caso de instalaciones sobre techo, el cable reposará sobre el techo, y en las zonas puntuales donde se vayan a colocar las bombillas inalámbricas se colocará previamente el bucle de cable.
El bucle de cable se formará al colocarlo sobre la "pieza de soporte", elemento clave en esta invención, conformando así una espira normalmente cuasi circular u opcionalmente poligonal. La forma de esta bobina vendrá determinada en consecuencia por la forma de esta pieza de soporte.
La pieza de soporte del cable, es una pieza de un material rígido (madera, plástico, metal .) sobre la que se acopla o encaja el cable.
La finalidad de esta pieza es múltiple:
• Dota de una forma homogénea a todas las bobinas formadas mediante el curvado del cable y que asi se repetirán a lo largo de la instalación
• Permite conocer la impedancia inductiva de cada bucle de cable practicado, y por tanto permite calcular la impedancia total de la instalación • Facilita la colocación y fijación del bucle de cable sobre el pavimento horadado, o sobre la superficie de apoyo en cada caso, bien sea en un techo, pared, suelo o cualquier otro escenario
• Sirve de referencia de posicionado (distancia) respecto del plano de apoyo de la bombilla inalámbrica
Por tanto, el sistema de cableado inductivo de la invención presenta las siguientes ventajas:
• Permite alimentar balizas y bombillas inalámbricas de forma que el campo magnético sea homogéneo para todas ellas. La homogeneidad de campo se consigue gracias a que la forma de todas las bobinas formadas mediante vueltas de cable serán iguales geométricamente, gracias a su montaje sobre la pieza de soporte. La homogeneidad de campo se consigue además, gracias a que estas bobinas formadas con el cable estarán a la misma distancia respecto de las bombillas inalámbricas, puesto que la pieza de soporte servirá de referencia de apoyo.
• Permite precalcular la impedancia inductiva total de la instalación, ya que al conocer el número de balizas sabemos también el número de bobinados que dispondremos en la instalación. La impedancia total estará directamente relacionada con la suma de las impedancias de cada bobinado homogéneo así conformado.
• Permite reducir las zonas de radiación electromagnética, disminuyendo asi la energía consumida en reposo y estabilizando el consumo final de la instalación.
El material o la forma de la pieza de soporte, o el material o la forma del cable no son limitativos de la presente invención.
Para los expertos en la materia, otros cometidos, variantes, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención.
Breve descripción de las figuras
En la figura 1 se muestra una disposición paralela del cableado inductivo de acuerdo al estado de la técnica, que presenta una zona inductora a lo largo de todo su recorrido, lo cual genera una impedancia inductiva relativamente grande, tanto mayor cuanto mayor sea ia distancia recorrida por el cableado.
La figura 1B muestra una de las soluciones inventivas propuestas, a falta de colocar la S pieza de soporte, en la que el cable de ida y el de vuelta permanecen juntos excepto en los tramos donde se colocará una baliza inalámbrica. En tales tramos el cable presenta una curva, arrollamiento o bucle de cable (3) inductor de campo magnético
La figura 2 es un detalle ampliado de la figura 1 B
10
La figura 3 es una variante de ia figura 2 en la que el cable da dos vueltas alrededor del soporte formando un bude de cable (3) de mayor impedancia inductiva
La figura 4 es una variante de la figura 2 en la que el cable da tres vueltas alrededor del 15 soporte formando un bucle de cable (3) de mayor impedancia inductiva
La figura 5 presenta de forma gráfica las piezas de soporte (4) sobre las que se apoyarán el cable de ida y el de vuelta para asi conformar un bucle de cable (3) homogéneo Esta figura muestra ya una de las soluciones inventivas propuestas al completo
20
La figura 6 muestra un ejemplo tridimensional de pieza de soporte (4) circular
La figura 7 muestra un ejemplo tridimensional de pieza de soporte (4) en forma de cruz
25 La figura 8 muestra un ejemplo tridimensional de pieza de soporte (4) en forma de estrella
La figura 9 muestra un ejemplo tridimensional de pieza de soporte (4) en forma de cruz en la que se aprecia cómo puede encajarse el cable para formar el bucle de cable En este caso se muestra un ejemplo formando el bucle con el propio cable de ida (1)
30
La figura 9B es una variante de la figura 9 en la que se aprecia que la pieza de soporte (4) sirve además para proporcionar una distancia relativa (D) respecto de la bombilla o baliza inalámbrica a alimentar desde el bucle de cable La figura 10 es una variante de la figura 1B. en la que el cable de ida y el de vuelta permanecen juntos dentro de una misma manguera (5). En los tramos donde se colocará una baliza o bombilla inalámbrica se conexionará un bucle de cable (3) con disposición eléctrica "en serie1'.
5
La figura 11 es una variante de la figura 1B, en la que el cable de ida y el de vuelta permanecen juntos dentro de una misma manguera (5) En los tramos donde se colocará una baliza o bombilla inalámbrica se conexionará un bucle de cable (3) con disposición eléctrica "en paralelo".
10
La figura 12 es una variante de la figura 10, en la que ya aparece completa otra de las soluciones inventivas propuestas, que comprenden un cable de ida (1) y un cable de vuelta (2) ambos dentro de una única manguera (5). A esta manguera (5) se conexionarán los bucles de cable (3) conformados alrededor de la pieza de soporte (4), en una configuración 15 eléctrica en serie.
La figura 13 es una variante de la figura 11, en la que ya aparece completa otra de las filiotonle inventivas propuestas, que comprenden un cable de ida (1) y un cable de vileli5 (2) ambos dentro de una única manguera (5). A esta manguera (5) se conexionarán los 20 bucles de cable (3) conformados alrededor de la pieza de soporte (4), en una configuración eléctrica en paralelo.
25

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de cableado inductivo que se caracteriza por que comprende tramos en los que el cable de ida (1) se instala junto al cable de vuelta (2), y tramos inductores en los que el cable conforma un bucle de cable (3) homogéneo gracias a una pieza de soporte (4) sobre la que se encaja y adapta.
2. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a la reivindicación 1 en el que el cable de ida (1) y el cable de vuelta (2) están juntos dentro de una única manguera (5) a lo largo de todos los tramos donde no existen conectados bucles de cable (3)
3. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a la reivindicación 1 , en el que el cable de ida (1) reposa junto al cable de vuelta (2) en forma paralela
4 Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que los bucles de cable (3) forman una configuración eléctrica en serie
5. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que los bucles de cable (3) forman una configuración eléctrica en paralelo
6. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que la pieza de soporte (4) es de material rígido
7. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que la pieza de soporte (4) adopta forma de estrella
8. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que la pieza de soporte (4) adopta forma de cruz
9 Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que la pieza de soporte (4) adopta forma circular
10. Sistema de cableado inductivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores en el que la pieza de soporte (4) adopta forma poligonal
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