3 Анализ результатов патентного поиска и анализ проблемы изобретения

Основная задача, которую выполняет эта система, это беспроводная передача энергии. Дополнительно к основной функции, в некоторых изобретениях, приведенных выше предлагается еще и передача данных.

Данными изобретениями предлагается следующий принцип действия системы.

Как правило, используются связанные по магнитному полю резонаторы с одинаковыми собственными резонансными частотами, причем их ближние поля должны быть сильно связаны друг с другом. Резонансная связь по магнитному полю позволяет осуществлять эффективную передачу энергии от передатчика до приемника. Это дает некоторую свободу для пространственного расположения приемника относительно передатчика; возможность передавать энергию через неметаллические поверхности и материалы.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы разработать усовершенствованную комбинированную систему, способную обеспечить одновременную передачу как энергии, так и данных. При этом разрабатываемая система должна иметь минимальные размеры.

4 Визуализация (3d) имеющихся решений

На рисунке 1 изображена модель принципа функционирования системы беспроводной передачи энергии.

Рисунок 1 – Модель системы беспроводной передачи энергии.

Здесь, переменный ток, протекающий по передающей катушке (1), генерирует магнитное поле. Оно, в свою очередь, создаёт в приёмной катушке (2) индукционный электрический ток.

Как и любой другой подход, метод электромагнитной индукции имеет свои особенности. Чтобы передача энергии протекала с наибольшей эффективностью, катушки должны располагаться как можно ближе друг к другу. Это не составляет проблемы в лабораторных условиях, однако на практике расстояние между катушками в смартфоне и зарядном устройстве получается относительно большим.

5 Разработка карты противоречий

На рисунке 2 представлена карта противоречий иерархической декомпозиции.

Рисунок 2 – Карта противоречий для системы беспроводной передачи энергии и данных

Согласно карте противоречий, разрабатываемая система должна быть:

• Простой в разработке;

• Гибкой;

При этом данные факторы не должны являться взаимозаменяемыми.

6 Формулировка предложений по устранению недостатков и предложения по модификации решений

Описываемая система удовлетворяет необходимым и достаточным требованиям, однако имеет ряд недостатков. Усилия разработчиков сфокусированы на увеличении срока службы и миниатюризации габаритов устройств. Оба фактора ограничены емкостью и габаритами аккумуляторной батареи, что объясняет актуальность беспроводной передачи энергии. Другим направлением развития технологии является беспроводной обмен данными (например, с имплантированными устройствами). Для этого требуется малогабаритная антенна с высокой эффективностью, позволяющая передавать данные с высокой скоростью на большие расстояния. Энергия передается путем связи по магнитному полю между передающими приемным резонаторами. Обмен данными с беспроводными сетями осуществляется с помощью интегрированной антенной структуры.

По результатам анализа патентных исследований, можно предложить следующее:

- выбрать одинаковые рабочие частоты для беспроводной передачи энергии и данных;

- оптимизировать структуру передающей и приемной катушек в соответствии с необходимыми параметрами по беспроводной передаче энергии;

- добавление конструктивных элементов, таких как ферритовый слой, проводящий экран, к передающей/приемной катушке.