ソースとそれに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／またはデータを伝送するための装置および方法
ソース（１０１）とソース（１０１）に対して動かせるレシーバー（１１９）との間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための装置は、ソース（１０１）に結合された第１のコイル（１０７）と、可動レシーバー（１１９）に結合され、第１のコイル（１０７）に対して動かせる第２のコイル（１１１）と、第２のコイル（１１１）に電流を誘導するために第１のコイル（１０７）によって生成された磁場を第２のコイル（１１１）に伝達するための手段とを含む。それによって、バッテリーを用いることを必要とせずに、レシーバー（１１９）にエネルギーを供給することができる。さらに、それによって、情報は、ソース（１０１）からレシーバーに伝送することができる。磁場からエネルギーを取り出すことによって、さらに、誘導されたものの変調によって、情報は、レシーバー（１１９）からソース（１０１）に伝送することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソースからそれに対して動かせるレシーバーに、およびその逆に、エネルギーおよび／または情報の伝送に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動システムに配置されたコンシューマにエネルギーを供給するために、例えば、可動システムに配置されたバッテリーを用いることができる。しかしながら、それにおいて、バッテリーは有限の寿命を有しまた比較的に高重量を有することが不利である。
【０００３】
可動コンシューマが、固定システムすなわち動かないシステムに、または別の動かされるシステムに、情報を伝送もするのである場合、可動コンシューマと固定システムまたは別の動かされるシステムとの間に例えば無線リンクなどの付加的な通信リンクを確立しなければならない。これにおいて、通信リンクによって付加的なコストが生じることが不利である。
【０００４】
可動コンシューマがタイヤ圧力センサーである場合、例えば、圧力測定値は、動かされるシステムに配置された可動コンシューマから、その動かされるシステム（自動車のタイヤ）に関連して固定されたシステム（車両）に伝送されなければならない。圧力測定値を伝送するために、アクティブトランスポンダーを使用することができ、これは、測定値を、無線リンクを介して、タイヤのゴム−スチールカバーを通してタイヤの外側の受信装置（読取装置）に伝送する。このアプローチは、自動車のタイヤの内圧を測定するために、市販されているシステムによって使われる。既に言及された望ましくないファクター、すなわち有限のバッテリー寿命およびその高重量の他に、アクティブトランスポンダーは空中の電波を介して読取装置と通信し、それによって環境は交流電磁場によって汚染される。さらに、その電波は、他の電子システムに干渉してそれらの誤動作を引き起こす可能性がある。これは、特にブレーキコントロールのような安全性関連側面における基本的な不利な点である。アクティブトランスポンダーと読取装置との間の距離が増加するにつれて、より広大な範囲を埋めるために伝送電力は増加するので、交流電磁場はますます妨害する結果を有する。さらに、それによって、アクティブトランスポンダーは、より大きな伝送電力で伝送しなければならなく、それをバッテリーから引き出さなければならないので、バッテリーの寿命は短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ソースとそれに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための効率的なコンセプトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１のエネルギーおよび／または情報を伝送するための装置と、請求項１１のエネルギーおよび／または情報を伝送する方法とによって達成される。
【０００７】
ソースとソースに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための本発明の装置は、ソースに結合された第１のコイルと、レシーバーに結合され第１のコイルに対して動かせる第２のコイルと、第２のコイルに電流を誘導するために第１のコイルによって生成された磁場を第２のコイルに伝達するための手段とを含む。
【０００８】
本発明は、互いに対して動かせる２つのシステムの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するために交流磁場を利用することができるという知見に基づく。磁場が固定システムによって生成される場合、例えば磁化可能なコアを用いて磁場を可動システムの近傍に移送することができ、それによって、可動システムを固定システムに接続しなくてもエネルギーが可動システムの方に移送される。固定システムによって生成された（交流）磁場が、可動システムに配置されたコイルの横断面領域を貫通する場合、例えば、電流が第２のコイルに誘導され、そのコイルに取り付けられたレシーバーにエネルギーを供給することができる。
【０００９】
ここで、レシーバーは、それ自体のエネルギーソースを有していなくて磁場によってエネルギーが供給されるコンシューマであってもよい。あるいは、レシーバーはそれ自体のエネルギーソースを有してもよく、そこにおいて、本発明のコンセプトは、ソースとレシーバーとの間で、およびレシーバーとソースとの間で、情報だけを伝送するために用いられてもよい。
【００１０】
本発明のコンセプトは、可動システムから固定システムの方に情報を伝送するために用いることができる。なぜなら、例えば固定システムに対して動かせるシステムによる消費電流の変更は、運ばれるべき磁場エネルギーの変化を生じさせ、この変化は固定システムによって検知することができるからである。
【００１１】
類推により、情報は固定システムから可動システムの方に伝送することができる。例えば、堅固なコイルを流れる電流が変調される場合、これはその変調に対応する磁場の変化をもたらすという結果になり、磁場の変化が対応する変化を第２のコイルに誘導される電流に生じさせるので、それは可動レシーバーによって直ちに検知することができる。
【００１２】
可動コンシューマに、そのためのバッテリーを必要とせずに、エネルギーを供給することができることが本発明の利点である。一方では、バッテリーの故障があり得ないので、エネルギー供給の信頼性が高まる。それによって、可動コンシューマの重量の軽減も達成される。
【００１３】
本発明のさらなる利点は、本発明のエネルギー供給構造とともに、通信インフラストラクチャーもクリエイトされるという事実に見出され、付加的な送受信構造なしでそれを行うことができ、このことは製造コストおよび運転コストの低減につながる。
【００１４】
本発明の他の利点は、案内された交流磁場の変化を介してエネルギー伝送が実現されるという事実に見出される。一方では、それによって自由空間電波が回避され、このことはシステム内での干渉確率の低下につながる。さらに、既に言及された電波をもはや生成しなくてもよいので、情報を伝送するために必要とされるエネルギー量の総計が少ない。情報の伝送はもっぱら案内された磁場を介して行われるので、本発明のコンセプトは、交流電磁場による環境汚染が低いから、例えば病院のように、安全規定または保健規定のために自由空間伝播が不可能である所でさらに一般的に使用することができる。
【００１５】
本発明のさらなる利点は、例えばトランスポンダーの場合にそうであるように一定のデフォルト周波数に束縛されずに情報を伝送することができるという事実に見出され、本発明のコンセプトは柔軟に使用することができる。
【００１６】
本発明は、互いに対して動かせる２つのパートナーの間でのエネルギー伝送および情報伝送のために使用することができる。ここでは、１つのパートナーは固定で１つのパートナーは動かされてもよい。あるいは、両方のパートナーが、互いに対して動かされまたは可動なように、別々に動かされてもよい。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態が添付図面を参照して後に詳述されるが、これらの図面としては：
図１は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態を示し、
図２は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示し、
図３は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
エネルギーソースとエネルギーソースに対して動かせるコンシューマとの間でエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態が図１に示される。
【００１９】
その装置は、第１の端子１０３および第２の端子１０５を有するエネルギーソース１０１を含む。第１のコイル１０７は、端子１０３および１０５に結合される。さらに、図１に示される装置は、磁場を伝達するための手段１０９を含み、手段１０９は細長い拡張を有する。これは、手段１０９の軸方向の拡張が垂直のものより大きいことを意味する。
【００２０】
磁場を伝達するための手段１０９は、第１の（固定）コイルの巻き線が手段１０９の一部に巻回されるように配置される。換言すれば、磁場を伝達するための手段１０９は、第１のコイル１０７のコイル横断面の一部を散在させる。さらに、可動の第２のコイル１１１が磁場を伝達するための手段１０９に巻回され、第２のコイル１１１は第１のコイル１０７から間隔をおいて配置される。図１に示される実施の形態では、第２のコイル１１１は回転リング１１３上に配置され、これは、例えば、図１に矢印で描かれる回転方向に従って回転する。コイル１１１は第１の端子１１５および第２の端子１１７を含み、可動コンシューマ１１９が端子１１５および１１７に結合される。
【００２１】
以下において、図１に示されるエネルギーを伝送するための装置の機能が説明される。
【００２２】
可動コンシューマ１１９にエネルギーを供給するために、第１のコイル１０７は端子１０３および１０５を介してエネルギーソース１０１から例えば交流電流または交流電圧などのＡＣ信号で励起され、それによって、交流電磁場が生成される。磁場を伝達するための手段１０９が磁化可能な材料からなる場合、磁場を特徴付ける電磁流量が磁場を伝達するための手段１０９に生じる。したがって、磁力線が第２のコイル１１１によって形成されるコイル横断面領域を貫通し、図１に示される実施の形態において磁場を伝達するための手段１０９の周囲を回転する第２のコイル１１１において、端子１１５および１１７を介して可動コンシューマ１１９に供給される交流電流が誘導される。
【００２３】
図１に示される実施の形態では、可動コンシューマ１１９は磁場を伝達するための手段１０９の周囲を回転する。しかしながら、ここで、可動コンシューマ１１９が横にも動いてもよく、すなわち可動コンシューマ１１９が磁場を伝達するための手段１０９の軸に沿っても動いてもよいことを指摘する。さらに、可動コンシューマ１１９は、手段１０９の長手方向軸に垂直に動いてもよい。可動コンシューマ１１９の配置およびその動きは、磁場を伝達するための手段１０９によって案内される磁力線の拡張によってのみ決定される。これは、例えば電流が誘導されるように第２のコイル１１１が磁力線によって少なくとも部分的に捉えられることを意味する。
【００２４】
図１に示される実施の形態では、可動コンシューマは回転リング１１３上に配置され、したがって、エネルギーソース１０１に対してかつ磁場を伝達するための手段１０９に対して回転する。さらなる実施の形態によれば、磁場を伝達するための手段１０９は、それ自体が長手方向軸のまわりに回転可能でありエネルギーソース１０１に対して動くことができる。第１のコイル１０７の巻き線が手段１０９に巻回され、例えば長手方向軸に同心で巻回される場合、エネルギー伝送のために必要とされる交流磁場は、なお手段１０９に形成することができる。磁場がその横断面領域の少なくとも一部分を散在させるように第２のコイル１１１が配置される場合、可動コンシューマ１１９に供給される電流が誘導される。第２のコイル１１１は、例えば、手段１０９が回転する角速度で、長手方向軸のまわりに回転することができる。しかし、手段１０９の角速度とは異なる角速度で第２のコイル１１１が長手方向軸のまわりに回転することも可能である。第２のコイル１１１は、手段１０９、コイル１１１およびコンシューマ１１９からなる動かされるシステムが生じるように、磁場を伝達するための回転する手段１０９に固定的に接続されてもよく、それはエネルギーソース１０１および第１のコイル１０７からなる固定システムに対して動く。
【００２５】
可動コンシューマ１１９は、例えば、角速度または角加速度などの回転を示す量を検知するセンサーであってもよい。ここで、磁場を伝達するための手段１０９が例えば軸の周囲に配置され、可動コンシューマ１１９が磁場を伝達するための手段１０９とともにその軸のまわりに回転する場合、可動コンシューマ１１９は、例えば、磁場を伝達するための手段１０９の角速度または角加速度を検知することができる。手段１０９が例えば車両の車軸である場合、可動コンシューマ１１９は、例えばＡＢＳ（アンチブロッキングシステム）センサーとして車両の加速度の変化を検知するために、例えば、車軸自体に、または車軸に接続されている車輪に配置されてもよい。
【００２６】
可動コンシューマ１１９がセンサーとして具体化される場合、検知された情報を含む信号は、固定システムの方に伝送しなければならない。既に言及されたように、これは、可動コンシューマ１１９によって吸収されたエネルギーの変更または変調によって実現できる。
【００２７】
エネルギーソースとエネルギーソースに対して動かせるコンシューマとの間でエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態が図２に示される。
【００２８】
図１に示される実施の形態とは対照的に、図２に示される装置は、端子１０３および１０５の間に結合された検知手段２０１を含む。したがって、検知手段２０１は、エネルギーソース１０１に並列に配置され、したがって固定システムすなわち動かないシステムの一部でもある。
【００２９】
以下において、図２に示される実施の形態が詳しく説明される。
【００３０】
可動コンシューマ１１９が消費エネルギーの変化を通して固定システムに情報を伝送するとき、これは、既に言及されたように、手段１０９に形成される磁場の変化をもたらす。可動コンシューマ１１９は、例えば、エネルギーソースから提供されるエネルギーの量の付随する変化が検知されるように、消費電流を変調するようにしてもよい。検知手段２０１は、第１のコイルに結合されるので、可動コンシューマ１１９によって吸収された消費エネルギーを示す量を検知するように形成することができる。検知手段２０１は、例えば、第１のコイル１０７を流れる電流または第１のコイル１０７に現れる電圧を、消費エネルギーを示す量として検知するように形成されてもよい。検知手段２０１は、例えば、これで消費エネルギーをモニタする、電流、電圧または電力を測定する装置であってもよい。
【００３１】
可動コンシューマ１１９から伝送される情報を検出するために、検知手段２０１は、可動コンシューマ１１９から伝送される情報を、消費エネルギーを示す量から検出するように形成された検出手段をさらに含んでもよい。可動コンシューマ１１９は例えば消費電流などの消費エネルギーの変化に関する情報を伝送するので、検出手段は、所定時間間隔内での消費エネルギーの変化の測定に基づいて可動コンシューマから伝送される情報を判定するように形成されてもよい。消費エネルギーの変化は、例えば、所定時間間隔内で吸収されたエネルギーを平均することによって生じ、その所定時間間隔は、過渡現象が伝送された情報とは解釈されないように選択され、これは例えば所定時間間隔が１ミリ秒を超える場合、確実にすることができる。
【００３２】
可動コンシューマ１１９からエネルギーソース１０１に供給される情報は、検知手段２０１によって検知され、既に言及されたように、消費エネルギーの単純な変更を通して生じることができるものであり、所定情報ユニットは例えば数の形で消費エネルギーの所定値と関連付けられる。しかしながら、可動コンシューマ１１９が例えば所定時間間隔に等しい１つの時間窓内での消費エネルギーの変更を通して情報を符号化することも可能である。この場合、１ビットを消費エネルギーの変更に関連付けることができ、その結果、伝送されるべき情報はデジタル的に符号化することができる。
【００３３】
図３は、固定システムと可動システムとの間でエネルギーを伝送するための本発明の装置のさらなる実施の形態を横断面図で示し、ここで本発明のコンセプトが自動車のタイヤにおけるタイヤ圧力測定の例で示される。
【００３４】
図３に示される装置は車軸３０１を含む。堅固なコイル３０３が車軸３０１に同軸上に巻回される。回転シャフト３０７（回転部分）が例えばボールベアリングまたはローラーベアリングなどのベアリング３０５を介して車軸３０１に結合される。回転シャフト３０７は、それに接続されたブレーキディスク３０９を含む。さらに、リム３１０が回転シャフト３０７に固定的に接続される。さらに、第２のコイル３１１が、そのコイル巻き線によって形成される横断面領域の垂線が回転シャフト３０７の長手方向軸に平行であるように、リム３１０に配置される。タイヤ３１３がリム３１０に取り付けられる。
【００３５】
可動コンシューマ３１５は、タイヤ圧力センサーまたはより具体的には図３に示される実施の形態ではタイヤ内圧センサーであり、リム上でタイヤ３１３が配置される領域に配置される。タイヤ圧力センサー３１５の重量とバランスを取るために、釣合い重り３１７がリムの反対側に配置される。タイヤ圧力センサー３１５は、電気結線３１９を介して回転コイル３１１に接続される。
【００３６】
以下において、図３に示される実施の形態の機能が説明される。
【００３７】
図３に示される実施の形態では、車軸３０１、ベアリング３０５、および回転部分３０７は、好ましくは磁化可能な材料からなり、エネルギーを伝送するための手段をも形成する。図３に描かれていないエネルギーソースを用いて交流電流がコイル３０３に供給される場合、ベアリング３０５を介して回転コイル３１１の方に伝達することができる交流磁場が、車軸３０１に生じる。堅固なコイルを流れる交流電流は車軸を通して案内される交流磁場を生じさせるので、交流磁場は回転コイル３１１の巻線によって形成される横断面領域の一部を散在させるから、回転コイル３１１に交流電圧が誘導される。それによって、タイヤ圧力センサー３１５（測定装置）にエネルギーを供給することができる。同時に、既に言及されたように、情報は、堅固なコイル３０３を通る電流または回転コイル３１１の電流の変調を通して、それぞれのコイルに取り付けられた装置すなわち図３に描かれていない検出手段およびタイヤ圧力センサー３１５の間で伝送できる。この情報経路を介して、例えば、命令または測定値を定めるプロトコルが、堅固なシステムから回転システムにまたはその逆に伝送できる。回転システムでは、プロトコルは、例えば、図３に描かれていない処理のための手段によって評価でき、処理のための手段は車輪のリムに収容されてもよい。類推により、タイヤ圧力センサー３１５から堅固なシステムの方に伝送される情報は、処理のためのさらなる手段を用いて処理されてもよく、それは例えば図３に描かれていない検出手段の一部であってもよい。
【００３８】
既に言及されたように、タイヤ圧力センサー３１５は、消費電流の変更を通して固定システムに情報を伝送することができる。ここで、回転コイル３１１に誘導される電流の変更は、堅固なコイル３０３の電流に変化を生じさせる。堅固なコイルによって電流変更を評価するために、前述の検知手段は、堅固なコイルによって電流の変更を検知し、かつ、したがって測定されたタイヤ内圧に関する情報を得る読取装置を含んでもよい。
【００３９】
図３に示される実施の形態に関して、交流磁場によって静止システムおよび回転システムの間でエネルギーおよび情報を伝送する本発明の方法は、空気入りタイヤの内部空間から車両の非回転部分への測定結果の伝送を例として例示的に考慮された。しかしながら、ここで、本発明のコンセプトが任意の可動コンシューマにエネルギーを供給するために使用することができることを指摘する。
【００４０】
さらに、本発明のコンセプトは、堅固な部分と回転部分との間でまたは異なった速度で動く部分の間でエネルギー伝送が行われる場合も、２つの部分間でデータ伝送が行われる場合も全ての場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態を示す。
【図２】図２は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【図３】図３は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソースからそれに対して動かせるレシーバーに、およびその逆に、エネルギーおよび／または情報の伝送に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動システムに配置されたコンシューマにエネルギーを供給するために、例えば、可動システムに配置されたバッテリーを用いることができる。しかしながら、それにおいて、バッテリーは有限の寿命を有しまた比較的に高重量を有することが不利である。
【０００３】
可動コンシューマが、固定システムすなわち動かないシステムに、または別の動かされるシステムに、情報を伝送もするのである場合、可動コンシューマと固定システムまたは別の動かされるシステムとの間に例えば無線リンクなどの付加的な通信リンクを確立しなければならない。これにおいて、通信リンクによって付加的なコストが生じることが不利である。
【０００４】
可動コンシューマがタイヤ圧力センサーである場合、例えば、圧力測定値は、動かされるシステムに配置された可動コンシューマから、その動かされるシステム（自動車のタイヤ）に関連して固定されたシステム（車両）に伝送されなければならない。圧力測定値を伝送するために、アクティブトランスポンダーを使用することができ、これは、測定値を、無線リンクを介して、タイヤのゴム−スチールカバーを通してタイヤの外側の受信装置（読取装置）に伝送する。このアプローチは、自動車のタイヤの内圧を測定するために、市販されているシステムによって使われる。既に言及された望ましくないファクター、すなわち有限のバッテリー寿命およびその高重量の他に、アクティブトランスポンダーは空中の電波を介して読取装置と通信し、それによって環境は交流電磁場によって汚染される。さらに、その電波は、他の電子システムに干渉してそれらの誤動作を引き起こす可能性がある。これは、特にブレーキコントロールのような安全性関連側面における基本的な不利な点である。アクティブトランスポンダーと読取装置との間の距離が増加するにつれて、より広大な範囲を埋めるために伝送電力は増加するので、交流電磁場はますます妨害する結果を有する。さらに、それによって、アクティブトランスポンダーは、より大きな伝送電力で伝送しなければならなく、それをバッテリーから引き出さなければならないので、バッテリーの寿命は短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ソースとそれに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための効率的なコンセプトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１のエネルギーおよび／または情報を伝送するための装置と、請求項１１のエネルギーおよび／または情報を伝送する方法とによって達成される。
【０００７】
ソースとソースに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための本発明の装置は、ソースに結合された第１のコイルと、レシーバーに結合され第１のコイルに対して動かせる第２のコイルと、第２のコイルに電流を誘導するために第１のコイルによって生成された磁場を第２のコイルに伝達するための手段とを含む。
【０００８】
本発明は、互いに対して動かせる２つのシステムの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するために交流磁場を利用することができるという知見に基づく。磁場が固定システムによって生成される場合、例えば磁化可能なコアを用いて磁場を可動システムの近傍に移送することができ、それによって、可動システムを固定システムに接続しなくてもエネルギーが可動システムの方に移送される。固定システムによって生成された（交流）磁場が、可動システムに配置されたコイルの横断面領域を貫通する場合、例えば、電流が第２のコイルに誘導され、そのコイルに取り付けられたレシーバーにエネルギーを供給することができる。
【０００９】
ここで、レシーバーは、それ自体のエネルギーソースを有していなくて磁場によってエネルギーが供給されるコンシューマであってもよい。あるいは、レシーバーはそれ自体のエネルギーソースを有してもよく、そこにおいて、本発明のコンセプトは、ソースとレシーバーとの間で、およびレシーバーとソースとの間で、情報だけを伝送するために用いられてもよい。
【００１０】
本発明のコンセプトは、可動システムから固定システムの方に情報を伝送するために用いることができる。なぜなら、例えば固定システムに対して動かせるシステムによる消費電流の変更は、運ばれるべき磁場エネルギーの変化を生じさせ、この変化は固定システムによって検知することができるからである。
【００１１】
類推により、情報は固定システムから可動システムの方に伝送することができる。例えば、堅固なコイルを流れる電流が変調される場合、これはその変調に対応する磁場の変化をもたらすという結果になり、磁場の変化が対応する変化を第２のコイルに誘導される電流に生じさせるので、それは可動レシーバーによって直ちに検知することができる。
【００１２】
可動コンシューマに、そのためのバッテリーを必要とせずに、エネルギーを供給することができることが本発明の利点である。一方では、バッテリーの故障があり得ないので、エネルギー供給の信頼性が高まる。それによって、可動コンシューマの重量の軽減も達成される。
【００１３】
本発明のさらなる利点は、本発明のエネルギー供給構造とともに、通信インフラストラクチャーもクリエイトされるという事実に見出され、付加的な送受信構造なしでそれを行うことができ、このことは製造コストおよび運転コストの低減につながる。
【００１４】
本発明の他の利点は、案内された交流磁場の変化を介してエネルギー伝送が実現されるという事実に見出される。一方では、それによって自由空間電波が回避され、このことはシステム内での干渉確率の低下につながる。さらに、既に言及された電波をもはや生成しなくてもよいので、情報を伝送するために必要とされるエネルギー量の総計が少ない。情報の伝送はもっぱら案内された磁場を介して行われるので、本発明のコンセプトは、交流電磁場による環境汚染が低いから、例えば病院のように、安全規定または保健規定のために自由空間伝播が不可能である所でさらに一般的に使用することができる。
【００１５】
本発明のさらなる利点は、例えばトランスポンダーの場合にそうであるように一定のデフォルト周波数に束縛されずに情報を伝送することができるという事実に見出され、本発明のコンセプトは柔軟に使用することができる。
【００１６】
本発明は、互いに対して動かせる２つのパートナーの間でのエネルギー伝送および情報伝送のために使用することができる。ここでは、１つのパートナーは固定で１つのパートナーは動かされてもよい。あるいは、両方のパートナーが、互いに対して動かされまたは可動なように、別々に動かされてもよい。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態が添付図面を参照して後に詳述されるが、これらの図面としては：
図１は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態を示し、
図２は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示し、
図３は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
エネルギーソースとエネルギーソースに対して動かせるコンシューマとの間でエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態が図１に示される。
【００１９】
その装置は、第１の端子１０３および第２の端子１０５を有するエネルギーソース１０１を含む。第１のコイル１０７は、端子１０３および１０５に結合される。さらに、図１に示される装置は、磁場を伝達するための手段１０９を含み、手段１０９は細長い拡張を有する。これは、手段１０９の軸方向の拡張が垂直のものより大きいことを意味する。
【００２０】
磁場を伝達するための手段１０９は、第１の（固定）コイルの巻き線が手段１０９の一部に巻回されるように配置される。換言すれば、磁場を伝達するための手段１０９は、第１のコイル１０７のコイル横断面の一部を散在させる。さらに、可動の第２のコイル１１１が磁場を伝達するための手段１０９に巻回され、第２のコイル１１１は第１のコイル１０７から間隔をおいて配置される。図１に示される実施の形態では、第２のコイル１１１は回転リング１１３上に配置され、これは、例えば、図１に矢印で描かれる回転方向に従って回転する。コイル１１１は第１の端子１１５および第２の端子１１７を含み、可動コンシューマ１１９が端子１１５および１１７に結合される。
【００２１】
以下において、図１に示されるエネルギーを伝送するための装置の機能が説明される。
【００２２】
可動コンシューマ１１９にエネルギーを供給するために、第１のコイル１０７は端子１０３および１０５を介してエネルギーソース１０１から例えば交流電流または交流電圧などのＡＣ信号で励起され、それによって、交流電磁場が生成される。磁場を伝達するための手段１０９が磁化可能な材料からなる場合、磁場を特徴付ける電磁流量が磁場を伝達するための手段１０９に生じる。したがって、磁力線が第２のコイル１１１によって形成されるコイル横断面領域を貫通し、図１に示される実施の形態において磁場を伝達するための手段１０９の周囲を回転する第２のコイル１１１において、端子１１５および１１７を介して可動コンシューマ１１９に供給される交流電流が誘導される。
【００２３】
図１に示される実施の形態では、可動コンシューマ１１９は磁場を伝達するための手段１０９の周囲を回転する。しかしながら、ここで、可動コンシューマ１１９が横にも動いてもよく、すなわち可動コンシューマ１１９が磁場を伝達するための手段１０９の軸に沿っても動いてもよいことを指摘する。さらに、可動コンシューマ１１９は、手段１０９の長手方向軸に垂直に動いてもよい。可動コンシューマ１１９の配置およびその動きは、磁場を伝達するための手段１０９によって案内される磁力線の拡張によってのみ決定される。これは、例えば電流が誘導されるように第２のコイル１１１が磁力線によって少なくとも部分的に捉えられることを意味する。
【００２４】
図１に示される実施の形態では、可動コンシューマは回転リング１１３上に配置され、したがって、エネルギーソース１０１に対してかつ磁場を伝達するための手段１０９に対して回転する。さらなる実施の形態によれば、磁場を伝達するための手段１０９は、それ自体が長手方向軸のまわりに回転可能でありエネルギーソース１０１に対して動くことができる。第１のコイル１０７の巻き線が手段１０９に巻回され、例えば長手方向軸に同心で巻回される場合、エネルギー伝送のために必要とされる交流磁場は、なお手段１０９に形成することができる。磁場がその横断面領域の少なくとも一部分を散在させるように第２のコイル１１１が配置される場合、可動コンシューマ１１９に供給される電流が誘導される。第２のコイル１１１は、例えば、手段１０９が回転する角速度で、長手方向軸のまわりに回転することができる。しかし、手段１０９の角速度とは異なる角速度で第２のコイル１１１が長手方向軸のまわりに回転することも可能である。第２のコイル１１１は、手段１０９、コイル１１１およびコンシューマ１１９からなる動かされるシステムが生じるように、磁場を伝達するための回転する手段１０９に固定的に接続されてもよく、それはエネルギーソース１０１および第１のコイル１０７からなる固定システムに対して動く。
【００２５】
可動コンシューマ１１９は、例えば、角速度または角加速度などの回転を示す量を検知するセンサーであってもよい。ここで、磁場を伝達するための手段１０９が例えば軸の周囲に配置され、可動コンシューマ１１９が磁場を伝達するための手段１０９とともにその軸のまわりに回転する場合、可動コンシューマ１１９は、例えば、磁場を伝達するための手段１０９の角速度または角加速度を検知することができる。手段１０９が例えば車両の車軸である場合、可動コンシューマ１１９は、例えばＡＢＳ（アンチブロッキングシステム）センサーとして車両の加速度の変化を検知するために、例えば、車軸自体に、または車軸に接続されている車輪に配置されてもよい。
【００２６】
可動コンシューマ１１９がセンサーとして具体化される場合、検知された情報を含む信号は、固定システムの方に伝送しなければならない。既に言及されたように、これは、可動コンシューマ１１９によって吸収されたエネルギーの変更または変調によって実現できる。
【００２７】
エネルギーソースとエネルギーソースに対して動かせるコンシューマとの間でエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態が図２に示される。
【００２８】
図１に示される実施の形態とは対照的に、図２に示される装置は、端子１０３および１０５の間に結合された検知手段２０１を含む。したがって、検知手段２０１は、エネルギーソース１０１に並列に配置され、したがって固定システムすなわち動かないシステムの一部でもある。
【００２９】
以下において、図２に示される実施の形態が詳しく説明される。
【００３０】
可動コンシューマ１１９が消費エネルギーの変化を通して固定システムに情報を伝送するとき、これは、既に言及されたように、手段１０９に形成される磁場の変化をもたらす。可動コンシューマ１１９は、例えば、エネルギーソースから提供されるエネルギーの量の付随する変化が検知されるように、消費電流を変調するようにしてもよい。検知手段２０１は、第１のコイルに結合されるので、可動コンシューマ１１９によって吸収された消費エネルギーを示す量を検知するように形成することができる。検知手段２０１は、例えば、第１のコイル１０７を流れる電流または第１のコイル１０７に現れる電圧を、消費エネルギーを示す量として検知するように形成されてもよい。検知手段２０１は、例えば、これで消費エネルギーをモニタする、電流、電圧または電力を測定する装置であってもよい。
【００３１】
可動コンシューマ１１９から伝送される情報を検出するために、検知手段２０１は、可動コンシューマ１１９から伝送される情報を、消費エネルギーを示す量から検出するように形成された検出手段をさらに含んでもよい。可動コンシューマ１１９は例えば消費電流などの消費エネルギーの変化に関する情報を伝送するので、検出手段は、所定時間間隔内での消費エネルギーの変化の測定に基づいて可動コンシューマから伝送される情報を判定するように形成されてもよい。消費エネルギーの変化は、例えば、所定時間間隔内で吸収されたエネルギーを平均することによって生じ、その所定時間間隔は、過渡現象が伝送された情報とは解釈されないように選択され、これは例えば所定時間間隔が１ミリ秒を超える場合、確実にすることができる。
【００３２】
可動コンシューマ１１９からエネルギーソース１０１に供給される情報は、検知手段２０１によって検知され、既に言及されたように、消費エネルギーの単純な変更を通して生じることができるものであり、所定情報ユニットは例えば数の形で消費エネルギーの所定値と関連付けられる。しかしながら、可動コンシューマ１１９が例えば所定時間間隔に等しい１つの時間窓内での消費エネルギーの変更を通して情報を符号化することも可能である。この場合、１ビットを消費エネルギーの変更に関連付けることができ、その結果、伝送されるべき情報はデジタル的に符号化することができる。
【００３３】
図３は、固定システムと可動システムとの間でエネルギーを伝送するための本発明の装置のさらなる実施の形態を横断面図で示し、ここで本発明のコンセプトが自動車のタイヤにおけるタイヤ圧力測定の例で示される。
【００３４】
図３に示される装置は車軸３０１を含む。堅固なコイル３０３が車軸３０１に同軸上に巻回される。回転シャフト３０７（回転部分）が例えばボールベアリングまたはローラーベアリングなどのベアリング３０５を介して車軸３０１に結合される。回転シャフト３０７は、それに接続されたブレーキディスク３０９を含む。さらに、リム３１０が回転シャフト３０７に固定的に接続される。さらに、第２のコイル３１１が、そのコイル巻き線によって形成される横断面領域の垂線が回転シャフト３０７の長手方向軸に平行であるように、リム３１０に配置される。タイヤ３１３がリム３１０に取り付けられる。
【００３５】
可動コンシューマ３１５は、タイヤ圧力センサーまたはより具体的には図３に示される実施の形態ではタイヤ内圧センサーであり、リム上でタイヤ３１３が配置される領域に配置される。タイヤ圧力センサー３１５の重量とバランスを取るために、釣合い重り３１７がリムの反対側に配置される。タイヤ圧力センサー３１５は、電気結線３１９を介して回転コイル３１１に接続される。
【００３６】
以下において、図３に示される実施の形態の機能が説明される。
【００３７】
図３に示される実施の形態では、車軸３０１、ベアリング３０５、および回転部分３０７は、好ましくは磁化可能な材料からなり、エネルギーを伝送するための手段をも形成する。図３に描かれていないエネルギーソースを用いて交流電流がコイル３０３に供給される場合、ベアリング３０５を介して回転コイル３１１の方に伝達することができる交流磁場が、車軸３０１に生じる。堅固なコイルを流れる交流電流は車軸を通して案内される交流磁場を生じさせるので、交流磁場は回転コイル３１１の巻線によって形成される横断面領域の一部を散在させるから、回転コイル３１１に交流電圧が誘導される。それによって、タイヤ圧力センサー３１５（測定装置）にエネルギーを供給することができる。同時に、既に言及されたように、情報は、堅固なコイル３０３を通る電流または回転コイル３１１の電流の変調を通して、それぞれのコイルに取り付けられた装置すなわち図３に描かれていない検出手段およびタイヤ圧力センサー３１５の間で伝送できる。この情報経路を介して、例えば、命令または測定値を定めるプロトコルが、堅固なシステムから回転システムにまたはその逆に伝送できる。回転システムでは、プロトコルは、例えば、図３に描かれていない処理のための手段によって評価でき、処理のための手段は車輪のリムに収容されてもよい。類推により、タイヤ圧力センサー３１５から堅固なシステムの方に伝送される情報は、処理のためのさらなる手段を用いて処理されてもよく、それは例えば図３に描かれていない検出手段の一部であってもよい。
【００３８】
既に言及されたように、タイヤ圧力センサー３１５は、消費電流の変更を通して固定システムに情報を伝送することができる。ここで、回転コイル３１１に誘導される電流の変更は、堅固なコイル３０３の電流に変化を生じさせる。堅固なコイルによって電流変更を評価するために、前述の検知手段は、堅固なコイルによって電流の変更を検知し、かつ、したがって測定されたタイヤ内圧に関する情報を得る読取装置を含んでもよい。
【００３９】
図３に示される実施の形態に関して、交流磁場によって静止システムおよび回転システムの間でエネルギーおよび情報を伝送する本発明の方法は、空気入りタイヤの内部空間から車両の非回転部分への測定結果の伝送を例として例示的に考慮された。しかしながら、ここで、本発明のコンセプトが任意の可動コンシューマにエネルギーを供給するために使用することができることを指摘する。
【００４０】
さらに、本発明のコンセプトは、堅固な部分と回転部分との間でまたは異なった速度で動く部分の間でエネルギー伝送が行われる場合も、２つの部分間でデータ伝送が行われる場合も全ての場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置の第１の実施の形態を示す。
【図２】図２は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【図３】図３は、本発明によるエネルギーを伝送するための装置のさらなる実施の形態を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースとソースに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための装置であって、
ソース（１０１）に結合された第１のコイル（１０７；３０３）と、
レシーバー（１１９；３１５）に結合され、第１のコイル（１０７；３０３）に対して動かせる第２のコイル（１１１；３１１）と、
第２のコイル（１１１，３１１）に電流を誘導するために、第１のコイル（１０７；３０３）によって生成された磁場を第２のコイル（１１１；３１１）に伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）とを含む、装置。
【請求項２】
ソースはエネルギーソースであり、レシーバーはコンシューマである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
コンシューマ（１１９）によって吸収された消費エネルギーを示す量を検知するために第１のコイル（１０７；３０３）に結合された検知手段（２０１）をさらに含み、コンシューマ（１１９；３１５）は、消費エネルギーの変更によって検知手段（２０１）に情報を伝送するように形成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
検知手段（２０１）は、第１のコイル（１０７；３０３）を流れる電流または第１のコイル（１０７；３０３）に現れる電圧を、消費エネルギーを示す量として検知するように形成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
検知手段（２０１）は、消費エネルギーを示す量から、コンシューマ（１１９）から伝送される情報を検出するように形成された検出手段を含む、請求項３または請求項４に記載の装置。
【請求項６】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は長手方向軸のまわりに回転可能であり、第１のコイル（１０７；３０３）は長手方向軸の周囲に配置され、第２のコイル（１１１；３１１）は長手方向軸のまわりに回転可能である、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は、車軸と、第２のコイルが取り付けられ、車輪が接続される長手方向軸のまわりに回転可能であるシャフトとを含み、車輪はタイヤ（３１３）を含み、レシーバー（１１９；３１５）は、車輪に結合され、タイヤ内圧を測定するように形成される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は軸のまわりに回転可能であり、レシーバー（１１９；３１５）はその軸のまわりに回転し、レシーバー（１１９；３１５）は磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）の回転を示す量を検知するように形成される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
レシーバー（１１９；３１５）は、回転を示す量として角速度または角加速度を測定するように形成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
レシーバーに情報を伝送するために、第１のコイル（１０７；３０３）に供給される交流電流を変調するための手段をさらに含む、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
コイルに結合されたソースと、ソースに対して動かせ、第１のコイルに対して動かせる第２のコイルに結合されたレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送する方法であって、
磁場を生成するためにソースから第１のコイルに交流電流を供給するステップと、
磁場を通して第２のコイルに電流を誘導するために磁場を第２のコイルに伝達するステップと、
第２のコイルに誘導された電流をレシーバーに伝送するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
レシーバーに情報を伝送するために交流電流を変調するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらにレシーバーからソースに情報を伝送するために、
伝送されるべき情報に対応する第２のコイルに誘導された電流からエネルギーを取り出すステップと、
第１のコイルにおいて情報を得るために取り出されたエネルギーを示す量を検知するステップとをさらに含む、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ソースはエネルギーソースであり、レシーバーはコンシューマである、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
ソースとソースに対して動かせるレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送するための装置であって、
ソース（１０１）に結合された第１のコイル（１０７；３０３）と、
レシーバー（１１９；３１５）に結合され、第１のコイル（１０７；３０３）に対して動かせる第２のコイル（１１１；３１１）と、
第２のコイル（１１１，３１１）に電流を誘導するために、第１のコイル（１０７；３０３）によって生成された磁場を第２のコイル（１１１；３１１）に伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）とを含む、装置。
【請求項２】
ソースはエネルギーソースであり、レシーバーはコンシューマである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
コンシューマ（１１９）によって吸収された消費エネルギーを示す量を検知するために第１のコイル（１０７；３０３）に結合された検知手段（２０１）をさらに含み、コンシューマ（１１９；３１５）は、消費エネルギーの変更によって検知手段（２０１）に情報を伝送するように形成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
検知手段（２０１）は、第１のコイル（１０７；３０３）を流れる電流または第１のコイル（１０７；３０３）に現れる電圧を、消費エネルギーを示す量として検知するように形成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
検知手段（２０１）は、消費エネルギーを示す量から、コンシューマ（１１９）から伝送される情報を検出するように形成された検出手段を含む、請求項３または請求項４に記載の装置。
【請求項６】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は長手方向軸のまわりに回転可能であり、第１のコイル（１０７；３０３）は長手方向軸の周囲に配置され、第２のコイル（１１１；３１１）は長手方向軸のまわりに回転可能である、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は、車軸と、第２のコイルが取り付けられ、車輪が接続される長手方向軸のまわりに回転可能であるシャフトとを含み、車輪はタイヤ（３１３）を含み、レシーバー（１１９；３１５）は、車輪に結合され、タイヤ内圧を測定するように形成される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）は軸のまわりに回転可能であり、レシーバー（１１９；３１５）はその軸のまわりに回転し、レシーバー（１１９；３１５）は磁場を伝達するための手段（１０９；３０１，３０５，３０７）の回転を示す量を検知するように形成される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
レシーバー（１１９；３１５）は、回転を示す量として角速度または角加速度を測定するように形成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
レシーバーに情報を伝送するために、第１のコイル（１０７；３０３）に供給される交流電流を変調するための手段をさらに含む、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
コイルに結合されたソースと、ソースに対して動かせ、第１のコイルに対して動かせる第２のコイルに結合されたレシーバーとの間でエネルギーおよび／または情報を伝送する方法であって、
磁場を生成するためにソースから第１のコイルに交流電流を供給するステップと、
磁場を通して第２のコイルに電流を誘導するために磁場を第２のコイルに伝達するステップと、
第２のコイルに誘導された電流をレシーバーに伝送するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
レシーバーに情報を伝送するために交流電流を変調するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらにレシーバーからソースに情報を伝送するために、
伝送されるべき情報に対応する第２のコイルに誘導された電流からエネルギーを取り出すステップと、
第１のコイルにおいて情報を得るために取り出されたエネルギーを示す量を検知するステップとをさらに含む、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ソースはエネルギーソースであり、レシーバーはコンシューマである、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５１５８１８（Ｐ２００７−５１５８１８Ａ）
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０８１４６（Ｐ２００５−５０８１４６）
【出願日】平成１５年７月２３日（２００３．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００３／００８０７１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２０４６０
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９１０３７２１４）フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ (259)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年７月２３日（２００３．７．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００３／００８０７１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２０４６０
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９１０３７２１４）フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ (259)
【Ｆターム（参考）】
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