IT202000009202A1 - Base di alimentazione elettrica - Google Patents

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IT202000009202A1
IT202000009202A1 IT102020000009202A IT202000009202A IT202000009202A1 IT 202000009202 A1 IT202000009202 A1 IT 202000009202A1 IT 102020000009202 A IT102020000009202 A IT 102020000009202A IT 202000009202 A IT202000009202 A IT 202000009202A IT 202000009202 A1 IT202000009202 A1 IT 202000009202A1
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IT
Italy
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power base
wireless transmitter
microsuction
interface surface
electrodes
Prior art date
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IT102020000009202A
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Inventor
Igor Spinella
Camilla Bettinelli
Fabrizio Caramaschi
Original Assignee
Eggtronic Eng S P A
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Description

DESCRIZIONE
del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:
?BASE DI ALIMENTAZIONE ELETTRICA?
Campo della tecnica
La presente invenzione riguarda una base di alimentazione wireless che pu? essere utilizzata per alimentare ?senza fili? dispositivi elettrici/elettronici di vario tipo, ad esempio ma non esclusivamente smartphone, laptop computer, tablet computer o qualunque altro dispositivo portatile.
Stato della tecnica
Sono attualmente note nel mercato numerose basi di alimentazione wireless che, ad esempio attraverso un sistema di trasmissione induttivo, sono in grado di alimentare elettricamente i suddetti dispositivi, ad esempio al fine di ricaricarne le batterie interne.
Alcune di queste basi di alimentazione funzionano quando collegate ad una fonte di energia elettrica, mentre altre, conosciute anche con il nome di wireless power bank, sono dotate di un accumulatore interno, tipicamente una batteria, in modo da poter essere trasportate e utilizzate quando non ? disponibile un punto di allacciamento alla rete elettrica.
Una caratteristica comune a tutte le basi di alimentazione wireless ? rappresentata dal fatto che, per consentire una trasmissione efficiente dell?energia elettrica, la base di alimentazione ed il dispositivo da alimentare devono essere posizionati in modo piuttosto preciso l?uno rispetto all?altra, al fine di garantire il corretto allineamento tra un trasmettitore wireless di energia elettrica, posto nella base di alimentazione, con un ricevitore wireless di detta energia elettrica, posto nel dispositivo da alimentare.
Ad esempio, nel caso in cui la base di alimentazione implementi una tecnologia di trasmissione induttiva, almeno una bobina di trasmissione della base di alimentazione deve essere allineata con una corrispondente bobina di ricezione del dispositivo da alimentare.
Per questo motivo, la maggior parte delle basi di alimentazione wireless sono dotate di almeno una superficie di interfaccia, generalmente individuata mediante opportuni spot grafici, tattili e/o luminosi, sulla quale gli utilizzatori devono appoggiare il dispositivo da alimentare affinch? possa avvenire la desiderata trasmissione di energia elettrica.
Sennonch? questo appoggio pu? risultare talvolta piuttosto instabile, ad esempio a causa della forma/dimensioni del dispositivo da alimentare o semplicemente a causa del fatto che i due corpi rimangono comunque separati, per cui possono spostarsi a seguito di piccoli urti o altre sollecitazioni.
Questa problematica, di per s? non particolarmente critica quando le basi di alimentazione vengono utilizzate in contesti statici, ad esempio in casa o in ufficio, risulta estremamente sentita quando le basi di alimentazione sono utilizzate in mobilit?, ad esempio in viaggio.
In particolare, risulta impossibile o estremamente complicato mantenere il corretto allineamento tra la base di ricarica e il dispositivo da alimentare, quando i medesimi vengono trasportati all?interno di una borsa, di uno zaino o di una tasca, cos? come diventa estremamente scomodo utilizzare il dispositivo da alimentare mentre lo si ricarica appoggiato ad una base di alimentazione.
Per cercare di superare questo inconveniente si sono esplorate in passato diverse soluzioni volte a migliorare l?adesione del dispositivo da ricaricare alla superficie di interfaccia della base di alimentazione.
Una prima soluzione ? stata quella di utilizzare degli inserti in gomma antiscivolo, i quali non permettono tuttavia di mantenere unite le parti, rendendo impossibile la trasmissione di energia elettrica in situazioni di grande instabilit?, ad esempio qualora la base di alimentazione ed il dispositivo da alimentare vengano trasportati all?interno di una borsa o di uno zaino.
Una seconda soluzione ? stata quella di utilizzare degli inserti in gomma adesiva, i quali hanno tuttavia l?inconveniente di attrarre polvere e sporcarsi molto rapidamente, risultando non solo poco igienici ma perdendo molto presto anche la loro efficacia in termini di effetto adesivo.
Un?altra soluzione nota ? stata quella di dotare la base di alimentazione, in corrispondenza della superficie di interfaccia, di una pluralit? di ventose a coppetta, le quali hanno il vantaggio di poter agganciare stabilmente il dispositivo da alimentare alla base di alimentazione ma possono risultare poco apprezzabili dal punto di vista estetico.
Una quarta soluzione ? stata infine quella di utilizzare uno strato di biadesivo, il quale ha tuttavia l?inconveniente di creare un collegamento pressoch? irremovibile tra la base di alimentazione ed il dispositivo da alimentare.
Ne consegue che nessuna delle soluzioni sinora proposte risulta pienamente soddisfacente.
Esposizione dell?invenzione
Alla luce di quanto sopra esposto, uno scopo della presente invenzione ? quello di risolvere o quantomeno mitigare gli inconvenienti della tecnica nota, rendendo disponibile un sistema di adesione che sia al contempo efficiente, che non attragga polvere, che sia stabile e che non impatti eccessivamente sull?aspetto estetico della base di alimentazione.
Un altro scopo ? quello di raggiungere il menzionato obiettivo nell?ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.
Questi ed altri scopi sono raggiunti grazie alle caratteristiche dell?invenzione riportate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferito e/o particolarmente vantaggiosi dell?invenzione, senza tuttavia essere essenziali per la sua implementazione.
In particolare, una forma di attuazione della presente invenzione rende disponibile una base di alimentazione elettrica comprendente:
- un casing,
- un trasmettitore wireless di energia elettrica posto all?interno del casing, ed
- una superficie di interfaccia posta all?esterno del casing in corrispondenza di detto trasmettitore wireless, la quale ? atta a ricevere a contatto un dispositivo da alimentare,
in cui detta superficie di interfaccia ? resa disponibile da almeno un corpo di microsuzione, ovvero da un corpo costituito da un materiale capace di generare un effetto adesivo per microsuzione.
In pratica, le superfici esterne di questo materiale sono solcate da innumerevoli cavit? di dimensioni piccole/piccolissime, le quali sono aperte verso l?esterno in modo da contenere aria.
Quando una di queste superfici viene schiacciata da un oggetto, le cavit? si svuotano dell'aria e aderiscono all'oggetto per via della differenza di pressione con l'aria esterna, con un meccanismo simile a quello delle normali ventose ma su scala micrometrica.
Grazie a questa soluzione ? dunque vantaggiosamente possibile, semplicemente premendo il dispositivo da alimentare contro il corpo di microsuzione, ottenere una forte adesione che permette di mantenere il dispositivo da alimentare unito alla base di alimentazione anche in situazioni particolarmente instabili, pur consentendo sempre una facile separazione delle parti.
Per consentire questa adesione, il corpo di microsuzione ? inoltre elasticamente o viscoelasticamente cedevole ed ? perci? capace di compensare efficacemente le non conformit? delle superfici, tipicamente rigide, del dispositivo da ricaricare e della base di alimentazione, realizzando un effetto cuscino che di fatto incrementa la superficie efficace di adesione.
Allo stesso tempo, il corpo di microsuzione non ? appiccicoso, non attrae la polvere ed appare molto simile alla normale gomma, sia dal punto di vista visivo che al tatto, introducendo perci? pochissimi vincoli dal punto di vista estetico e consentendo una vasta libert? di scelta nel design che si pu? conferire alla base di alimentazione.
Secondo un aspetto della presente invenzione, il corpo di microsuzione pu? essere conformato come uno strato sottile, ad esempio costituito da una porzione, avente forma a piacere, di microsuction tape.
Il microsuction tape pu? essere infatti fornito in nastri o in fogli di varie dimensioni, i quali possono essere fustellati in modo da conferire loro una qualunque forma desiderata.
In questo modo, l?applicazione del corpo di microsuzione risulta piuttosto semplice ed economica, adattandosi bene alla superfici esterne del casing sostanzialmente di qualunque forma.
Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il trasmettitore wireless di energia elettrica posto all?interno della base di alimentazione pu? essere di tipo induttivo, ovvero pu? comprendere almeno un induttore (ad es. una antenna o una bobina induttiva) atta ad accoppiarsi induttivamente con un corrispondente induttore (ad es. una corrispondente antenna o una bobina induttiva) presente nel dispositivo da alimentare.
In alternativa o in aggiunta, il trasmettitore wireless di energia elettrica potrebbe essere di tipo capacitivo, ovvero potrebbe comprendere almeno due armature atte ad accoppiarsi capacitivamente con almeno due corrispondenti armature poste nel dispositivo da alimentare, in modo da realizzare globalmente una coppia di capacit? attraverso le quali pu? passare l?energia elettrica.
Entrambe queste soluzioni, ciascuna con le proprie peculiarit? ed i propri vantaggi caratteristici, ? in grado di garantire una trasmissione di energia elettrica piuttosto sicura ed efficiente.
Ulteriori aspetti della presente invenzione riguardano le modalit? per esercitare la pressione necessaria a schiacciare il dispositivo da alimentare sulla superficie di interfaccia definita dal corpo di microsuzione, al fine di attivare l?effetto di adesione che permette di mantenere il dispositivo da alimentare unito alla base di alimentazione.
La modalit? pi? semplice prevede che tale pressione venga esercitata da un utilizzatore che schiaccia manualmente il dispositivo da alimentare e la base di ricarica l?uno contro l?altro.
Un?altra soluzione prevede che la base di alimentazione possa comprendere almeno un magnete atto a generare una forza di attrazione magnetica dall?esterno verso la superficie di interfaccia.
In questo modo, il magnete ? in grado di attirare contro la superficie di interfaccia qualunque dispositivo da alimentare che sia almeno in parte realizzato con materiale ferromagnetico, comprimendo il corpo di microsuzione e quindi attivando l?effetto di adesione.
Secondo una forma di attuazione, il suddetto magnete pu? essere un magnete permanente.
In questo modo, l?unione tra la base di alimentazione ed il dispositivo da alimentare ? vantaggiosamente ottenuta dalla somma di due forze, quella di microsuzione e quella magnetica, ottenendo una adesione pi? stabile rispetto ai singoli sistemi considerati singolarmente.
Ad esempio, il corpo di microsuzione pu? realizzare una sorta di amplificazione della forza generata dal magnete permanente, il quale pu? quindi essere di dimensioni relativamente contenute, riducendo i costi, il peso, gli ingombri ed il rischio di attrarre o di danneggiare oggetti posti nelle vicinanze.
Secondo una differente forma di attuazione dell?invenzione, il magnete potrebbe essere un elettromagnete.
Il vantaggio di questa soluzione consiste nel fatto che la forza di adesione pu? rimanere interamente demandata al corpo di microsuzione, mentre l?elettromagnete pu? essere utilizzato solo per brevi intervalli di tempo, utili a creare lo schiacciamento iniziale necessario a far aderire il dispositivo da alimentare alla superficie di interfaccia.
In questo modo si ottiene un sistema che non necessita di forze esterne, pilotabile in modo elettrico/elettronico e che non implica nessun consumo energetico a regime, in quanto l?elettromagnete pu? essere disattivato dopo aver ottenuto lo schiacciamento iniziale.
Eventualmente, ? possibile riattivare l?elettromagnete periodicamente e per brevi istanti, in modo da ripristinare totalmente la forza di adesione dovuta al corpo di microsuzione che, come le normali ventose, potrebbe manifestare un decadimento nel tempo dovuto a trafilamenti d?aria all?interno delle cavit?.
Secondo un aspetto di questa forma di attuazione, l?elettromagnete pu? essere un elettromagnete planare, in quanto permette di mantenere contenute le dimensioni (es. lo spessore) della base di alimentazione.
E? inoltre da notare come un elettromagnete planare possa essere realizzato con una bobina simile o identica alle bobine induttive che possono essere utilizzate per trasmettere senza fili l?energia elettrica al dispositivo da alimentare, qualora la base di alimentazione sia di tipo wireless induttivo.
Per ridurre il numero dei componenti hardware che compongono la base di alimentazione, una forma di attuazione della presente invenzione prevede dunque che l?elettromagnete possa essere costituito da una bobina induttiva di trasmissione del trasmettitore wireless.
Applicando una corrente continua DC alla bobina induttiva, quest?ultima si comporta come un elettromagnete e genera un campo magnetico statico in grado di attrarre efficacemente il dispositivo da alimentare, il quale presenta tipicamente un ricevitore wireless dotato di una ferrite, la quale risulta attratta dal campo magnetico statico generato dall?elettromagnete posto su primario.
Questa corrente continua DC pu? essere applicata alla bobina induttiva in contemporanea e in sovrapposizione alla eccitazione AC necessaria per trasmettere l?energia elettrica al dispositivo da alimentare.
In alternativa, l?elettromagnete potrebbe essere costituito da un avvolgimento ausiliario della suddetta bobina induttiva, il quale potrebbe essere separato e indipendente da un avvolgimento primario per la trasmissione della potenza elettrica, ma potrebbe condividere con detto avvolgimento primario lo stesso nucleo magnetico (es. ferrite).
In alternativa ed in modo del tutto analogo, il campo magnetico statico pu? essere generato dalla bobina di ricezione dell?energia wireless, per attrarre la ferrite della bobina di trasmissione.
A prescindere dalla specifica forma di realizzazione dell?elettromagnete, ? preferibile che il campo magnetico statico venga generato non appena tra il dispositivo da alimentare e la base di alimentazione si instaura una comunicazione utile a far partire l?alimentazione wireless, dopo di che il campo magnetico statico pu? essere disattivato per contenere i consumi, giacch? l?adesione pu? essere efficacemente mantenuta dal solo effetto di microsuzione.
Secondo un?altra forma di attuazione, la base di alimentazione pu? comprendere almeno una coppia di elettrodi isolati atti a generare una forza di attrazione elettrostatica dall?esterno verso la superficie di interfaccia.
Grazie a questo sistema ? vantaggiosamente possibile attrarre anche dispositivi non ferromagnetici, in particolare di materiale non conduttore, i quali potranno perci? schiacciare il corpo di microsuzione con modalit? analoghe a quelle descritte in relazione ai magneti.
Un altro vantaggio dell?utilizzo degli elettrodi atti a generare un campo elettrostatico risiede poi nel fatto che, essendo reciprocamente isolati, non permettono il passaggio di corrente e generano quindi consumi energetici idealmente nulli.
Pertanto, gli elettrodi generatori della forza elettrostatica possono essere mantenuti sempre attivi, coadiuvando continuamente l?adesione generata dal corpo di microsuzione e migliorando in questo modo il fissaggio tra il dispositivo da alimentare e la base di alimentazione.
Mantenendo attivo il sistema elettrostatico, il dispositivo da alimentare risulta inoltre costantemente premuto sul materiale di microsuzione, evitando o riducendo la possibilit? che l?aria penetri progressivamente nelle micro-cavit? provocandone il distacco.
Secondo un preferito aspetto di questa forma di attuazione, gli elettrodi possono essere degli elettrodi interdigitati.
Questa soluzione ha il vantaggio di mantenere contenute le dimensioni della base di alimentazione.
Un altro vantaggio risiede nel fatto che gli elettrodi interdigitati possono essere utilizzati efficacemente come schermatura elettromagnetica utile a ridurre le emissioni del trasmettitore wireless induttivo, qualora la base di alimentazione utilizzi questo tipo di tecnologia.
Anche in questo caso, ? dunque possibile sfruttare uno stesso componente hardware per svolgere una doppia funzione: quella di attrazione elettrostatica, per causare lo schiacciamento e quindi l?attivazione del corpo di microsuzione, e quella di schermatura/filtraggio della radiazione emessa dalla bobina induttiva del trasmettitore wireless.
Nel caso in cui il trasmettitore wireless sia di tipo capacitivo, gli elettrodi per la generazione della forza elettrostatica possono coincidere con due o pi? armature di trasmissione di detto trasmettitore wireless.
In pratica ? possibile generare la forza elettrostatica semplicemente applicando alle armature del trasmettitore wireless una tensione continua DC, ad esempio in sovrapposizione all?eccitazione AC necessaria per il trasferimento dell?energia elettrica.
In questo modo si ottengono efficacemente entrambe le funzioni senza dover introdurre nessun componente hardware aggiuntivo, con un sistema particolarmente efficiente, efficace, sottile ed a basso costo.
Un diverso aspetto dell?invenzione prevede che la base di alimentazione possa ulteriormente comprendere un accumulatore di energia elettrica, ad esempio una o pi? batterie, il quale ? collegato al trasmettitore wireless, per fornire al medesimo l?energia elettrica da trasferire al dispositivo da alimentare.
In questo modo, la base di alimentazione si configura essenzialmente come un wireless power bank portatile, il quale pu? essere vantaggiosamente utilizzato per alimentare dispositivi elettronici anche in assenza di un punto di allacciamento alla rete elettrica.
Grazie alla presenza del corpo di microsuzione che si occupa di mantenere unite le parti in modo stabile ed efficiente, questo wireless power bank pu? trasferire energia elettrica ai dispositivi elettronici anche in condizioni estremamente instabili e precarie, ad esempio quando vengono trasportati all?interno di borse, zaini o altri contenitori.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l?ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.
Figura 1 ? una vista in pianta dall?alto di una base di alimentazione secondo una forma di attuazione della presente invenzione.
La figura 2 ? la sezione II-II indicata in figura 1.
La figura 3 ? una vista laterale della base di alimentazione di figura 1 durante una fase di utilizzo.
La figura 4 ? la sezione di figura 2 relativa ad una seconda forma di attuazione dell?invenzione.
La figura 5 ? la sezione di figura 2 relativa ad una terza forma di attuazione dell?invenzione.
Descrizione dettagliata
Dalle figure si rileva una base di alimentazione 100 atta ad alimentare elettricamente uno o pi? dispositivi elettrici/elettronici 500, ad esempio per ricaricare le loro batterie interne e/o semplicemente per consentirne il funzionamento.
I dispositivi 500 possono essere ad esempio smartphone, laptop computer, tablet computer o qualunque altro dispositivo portatile, senza per? escludere necessariamente i dispositivi considerabili fissi, come ad esempio televisori, lampade e tanto altro.
La base di alimentazione 100 comprende anzitutto un casing 105, ovvero un involucro atto a definirne la sagoma esterna.
Nella forma di attuazione illustrata, il casing 105 ? conformato sostanzialmente come un oggetto ?stand alone?, il quale pu? avere dimensioni sufficientemente contenute per essere facilmente trasportato da un luogo a un altro, ad esempio all?interno di zaini, borse o altri simili contenitori.
La sagoma esterna del casing 105 pu? ovviamente variare significativamente per ragioni estetiche o per altri motivi e non costituisce un aspetto rilevante della presente trattazione.
In altre forme di realizzazione, il casing 105 potrebbe essere definito e/o integrato in un oggetto pi? complesso e/o ingombrante, eventualmente destinato ad applicazioni sostanzialmente stazionarie, come ad esempio un tavolo, una scrivania, un bracciolo, un mobile contenitore o un altro elemento di arredo, arricchendo le funzionalit? di questo oggetto con la possibilit? di alimentare anche dispositivi 500 ad esso associati e/o associabili.
La base di alimentazione 100 comprende inoltre almeno un trasmettitore wireless 110 di energia elettrica, il quale ? contenuto all?interno del casing 105 ed ? atto a trasmettere all?esterno energia elettrica in modalit? wireless, ovvero sottoforma di onde elettromagnetiche veicolate senza fili.
Il trasmettitore wireless 110 pu? ad esempio essere di tipo induttivo e comprendere perci? almeno un induttore, ad esempio una antenna o una bobina induttiva, il quale ? atto ad accoppiarsi induttivamente con un corrispondente induttore, ad esempio con una corrispondente antenna o una corrispondente bobina induttiva, presente nel dispositivo 500 da alimentare.
In alternativa o in aggiunta, il trasmettitore wireless 110 pu? essere di tipo capacitivo e comprendere perci? almeno due armature (es. piastre o lamine di materiale elettricamente conduttore) atte a ad accoppiarsi capacitivamente con almeno due corrispondenti armature poste nel dispositivo 500 da alimentare, in modo da realizzare globalmente una coppia di capacit? attraverso le quali pu? avvenire il trasferimento dell?energia elettrica.
Le armature del trasmettitore wireless 110 possono essere inglobate in, o ricoperte da, uno strato di materiale dielettrico, in modo da risultare elettricamente isolate tra loro.
A prescindere dalla tecnologia di trasmissione utilizzata, l?energia elettrica trasmessa dal trasmettitore wireless 110 pu? provenire direttamente da una rete di distribuzione elettrica fissa, a cui la base di alimentazione 100 pu? essere ad esempio allacciata via cavo.
Pi? preferibilmente, detta energia elettrica proviene tuttavia da un opportuno accumulatore 115 di energia elettrica, ad esempio da una o pi? batterie al litio o di qualunque altro tipo, il quale ? contenuto all?interno del casing 105 ed ? elettricamente connesso con il trasmettitore wireless 110.
La presenza di questo accumulatore 115, che pu? essere di tipo ricaricabile, configura la base di alimentazione 100 come un cosiddetto wireless power bank che pu? essere efficacemente utilizzato per alimentare dispositivi 500 anche in mobilit? o comunque in tutti i casi in cui non sia disponibile un punto di allacciamento alla rete elettrica.
Per consentire il trasferimento di energia elettrica al dispositivo 500, la base di alimentazione 100 comprende inoltre generalmente un circuito di conversione, ad esempio un opportuno circuito switching, il quale ? atto a trasformare la tensione di ingresso, ad esempio la tensione continua fornita dall?accumulatore 115, in una opportuna eccitazione AC, ovvero in una sequenza di onde di tensione e/o corrente elettrica, preferibilmente ad alta frequenza, che viene applicata al trasmettitore wireless 110.
Affinch? la trasmissione di energia elettrica possa avvenire in modo efficiente, ? tuttavia generalmente necessario che il dispositivo 500 da alimentare si trovi in una prefissata posizione rispetto al trasmettitore wireless 110 o comunque all?interno di un predeterminato range di posizioni.
Ad esempio, nel caso in cui il trasmettitore wireless 110 sia di tipo induttivo, almeno una bobina di trasmissione del trasmettitore wireless 110 deve essere allineata con la bobina di ricezione del dispositivo 500 da alimentare.
Nel caso in cui il trasmettitore wireless 110 sia di tipo capacitivo, le armature di trasmissione del trasmettitore wireless 110 devono essere affacciate con le armature di ricezione del dispositivo 500 da alimentare.
Per questo motivo, la base di alimentazione 100 rende disponibile all?esterno del casing 105 almeno una superficie di interfaccia 120, la quale ? atta a ricevere in appoggio, o comunque a contatto, il dispositivo 500 da ricaricare ed ? posizionata in corrispondenza del trasmettitore wireless 110, in modo tale che, quando il dispositivo 500 ? appoggiato o comunque a contatto con detta superficie di interfaccia 120, il trasferimento di energia elettrica tra il trasmettitore wireless 110 ed il dispositivo 500 possa avvenire correttamente.
La superficie di interfaccia 120, che pu? essere sostanzialmente planare, pu? essere segnalata ad esempio mediante un indicatore grafico, tattile e/o luminoso 121. Secondo un importante aspetto del trovato, questa superficie di interfaccia 120 pu? essere definita da almeno un corpo di microsuzione 125, il quale pu? essere fissato all?esterno del casing 105, ad esempio per incollaggio, vincolo meccanico o qualunque altro sistema opportuno.
Per corpo di microsuzione 125 si intende un corpo costituito da un materiale capace di generare un effetto adesivo per microsuzione.
In pratica, si tratta di un materiale che presenta una molteplicit? di cavit? superficiali aventi generalmente dimensioni piccolissime e/o microscopiche (micro-cavit?), le quali sono aperte verso l?estero e sono quindi singolarmente atte a contenere piccole quantit? d?aria.
Le micro-cavit? possono essere ad esempio talmente piccole da risultare pressoch? invisibili all?occhio umano, cosicch? l?aspetto esteriore del materiale pu? essere alla vista ed al tatto molto simile a quello di una comune gomma.
Quando un oggetto viene premuto contro la superficie esterna di questo materiale, l?aria contenuta nelle micro-cavit? viene espulsa, creando un vuoto (depressione) che si oppone al successivo distacco dell?oggetto, con un meccanismo simile quello delle ventose.
La forza di adesione ottenuta da ciascuna micro-cavit? ? di per s? molto piccola ma, grazie all?altissima densit? superficiale di micro-cavit?, se l?area di contatto tra il materiale e l?oggetto ? abbastanza ampia, ? vantaggiosamente possibile ottenere una forza di adesione globalmente molto elevata.
La forza di adesione ? inoltre controllabile mediante la forza con cui l?oggetto viene premuto contro il materiale, giacch? ad una forza di pressione maggiore corrisponde una maggiore espulsione d?aria dalle micro-cavit? e quindi una pi? elevata forza di adesione, e viceversa.
Va poi rilevato che tale forza di adesione agisce principalmente in senso ortogonale alla superficie del materiale, rendendo comunque possibile un distacco relativamente semplice dell?oggetto attraverso una sollecitazione trasversale, ad esempio di pelatura, senza lasciare alcuna traccia o residuo.
Naturalmente, per ottenere questo effetto, il materiale deve essere elasticamente soffice e/o cedevole, ad esempio come la gomma, e deve inoltre essere sostanzialmente impermeabile all?aria, in modo da poter mantenere il vuoto all?interno delle micro-cavit?.
Ad esempio, il materiale pu? essere una schiuma acrilica.
Tornando al corpo di microsuzione 125 utilizzato nella base di alimentazione 100, esso pu? essere conformato come uno strato relativamente sottile del suddetto materiale, comprendente una superficie inferiore atta ad essere fissata a contatto con la superficie esterna del casing 105 ed una opposta superficie superiore atta a rimanere esposta all?esterno per definire o concorrere a definire la superficie di interfaccia 120.
Lo spessore di detto strato pu? essere molto piccolo, ad esempio uguale o inferiore a 1mm e preferibilmente uguale o inferiore a 0.5mm.
In particolare, il corpo di microsuzione 125 pu? essere costituito da uno spezzone di un cosiddetto microsuction tape, la cui superficie inferiore pu? essere dotata di un collante tramite il quale pu? essere direttamente fissato alla superficie esterna del casing 105.
Il corpo di microsuzione 125 pu? essere conformato e dimensionato in modo da definire globalmente una superficie di interfaccia 120 sufficiente ampia per stare a contatto con una porzione non trascurabile del dispositivo 500 da alimentare. Non si esclude tuttavia che, in altre forme di realizzazione, la superficie di interfaccia 120 possa essere definita da una pluralit? di corpi di microsuzione 125 opportunamente dimensionati e disposti.
Naturalmente il numero, la forma e le dimensioni del/dei corpi di microsuzione 125 potr? variare notevolmente a seconda delle specifiche applicazioni, sia in base ad esigenze tecniche sia in base ad esigenze estetiche.
In ogni caso, grazie all?uso di uno o pi? corpi di microsuzione 125 ? vantaggiosamente possibile mantenere il dispositivo 500 stabilmente a contatto con la superficie di interfaccia 120, rendendo la base di alimentazione 100 adatta ad essere utilizzata sia in situazioni stazionarie sia, soprattutto, in situazioni di mobilit?, ad esempio garantendo il corretto posizionamento anche durante un trasporto all?interno di borse o zaini.
Rispetto alle soluzioni che impiegano gomma adesiva, il corpo di microsuzione 125 non attrae la polvere, risultando pi? igienico e meno sporcabile durante il normale utilizzo.
Avendo una consistenza elasticamente cedevole, il corpo di microsuzione 125 permette inoltre di compensare le non conformit? delle superfici, tipicamente rigide, del dispositivo 500 e della base di alimentazione 100, ottenendo un effetto cuscino che di fatto incrementa la superficie efficace di adesione.
Infine, essendo simile alla gomma sia alla vista che al tatto, e potendo essere sagomato sostanzialmente a piacimento, il corpo di microsuzione 125 ha anche il vantaggio di non costituire un elemento decisivo dell?aspetto esteriore della base di alimentazione 100 che, a differenza delle soluzioni che usano vere e proprie ventose, pu? essere disegnata secondo innumerevoli modelli differenti con grandi margini di libert?.
Come anticipato in precedenza, affinch? il corpo di microsuzione 125 possa esercitare il proprio effetto adesivo, ? tuttavia necessario che il dispositivo 500 venga almeno inizialmente pressato contro la superficie di interfaccia 120, comprimendo il corpo di microsuzione 125 stesso.
In alcune forme di realizzazione, questa pressione pu? essere semplicemente demandata all?utilizzatore che manualmente schiaccia il dispositivo 500 contro il corpo di microsuzione 125 della base di alimentazione 100.Altre forme di realizzazione possono tuttavia prevedere che la base di alimentazione 100 sia dotata di sistemi per esercitare almeno una parte della suddetta pressione, senza richiedere un intervento manuale dell?utilizzatore.
Ad esempio, la forma di attuazione illustrata in figura 4, prevede che la base di alimentazione 100 comprenda uno o pi? magneti 130, ciascuno dei quali pu? essere contenuto all?interno del casing 105 ed essere atto a generare una forza di attrazione magnetica che agisce dall?esterno del casing 105 verso la superficie di interfaccia 120.
In pratica, ciascun magnete 130 pu? essere atto a generare una forza di attrazione magnetica avente almeno una componente in direzione ortogonale alla superficie di interfaccia 120 e rivolta verso l?interno del casing 105.
In questo modo, qualora il dispositivo 500 sia almeno parzialmente realizzato in materiale ferromagnetico, il magnete 130 ? in grado di attirare detto dispositivo 500 contro la superficie di interfaccia 120, comprimendo il corpo di microsuzione 125 e quindi attivando l?effetto di adesione. E? da sottolineare che la maggior parte dei dispositivi alimentabili tramite tecnologia wireless induttiva contengono almeno un elemento ferromagnetico, che ? tipicamente la ferrite della bobina di ricezione dell?energia.
Il magnete 130 pu? essere un magnete permanente, in modo tale che l?unione tra la base di alimentazione 100 ed il dispositivo 500 sia costantemente ottenuta dalla somma di due forze, quella magnetica e quella dovuta al corpo di microsuzione 125, ottenendo una adesione pi? stabile rispetto ai singoli sistemi considerati singolarmente.
Grazie a questa azione combinata, i magneti permanenti 130 non devono inoltre sostenere l?intero peso del dispositivo 500 e possono quindi essere di dimensioni relativamente contenute, riducendo i costi, il peso, gli ingombri ed il rischio di attrarre o danneggiare oggetti posti nelle vicinanze.
In alternativa, il magnete 130 potrebbe essere un elettromagnete che viene controllato da un opportuno circuito elettrico e/o elettronico, il quale pu? essere contenuto nel casing 105 e pu? eventualmente alimentare il magnete 130 con l?energia elettrica accumulata nell?accumulatore 115.
Questo circuito elettrico/elettronico pu? essere configurato in modo da attivare il magnete 130 solo per un breve intervallo di tempo, utile a creare lo schiacciamento iniziale del corpo di microsuzione 125, necessario a far aderire il dispositivo 500 alla superficie di interfaccia 120.
Ad esempio, il magnete 130 pu? essere attivato non appena tra il dispositivo 500 e la base di alimentazione 100 si instaura una comunicazione utile a far partire l?alimentazione elettrica wireless e disattivato dopo pochi istanti.
Eventualmente, il circuito elettrico/elettronico pu? essere ulteriormente configurato per riattivare il magnete 130 periodicamente e per brevi istanti, in modo da ripristinare la forza di adesione esercitata dal corpo di microsuzione 125 che, come le normali ventose, potrebbe avere un decadimento nel tempo dovuto alle infiltrazioni d?aria.
Per mantenere contenute le dimensioni (es. lo spessore) della base di alimentazione 100, pu? essere vantaggioso che il magnete 130 sia un elettromagnete planare.
In particolare, ? inoltre da notare come un elettromagnete planare possa essere realizzato con una bobina simile o identica alle bobine induttive che possono essere utilizzate per realizzare il trasmettitore wireless 110, qualora quest?ultimo sia di tipo induttivo.
Pertanto, nelle forme di realizzazione che prevedono un trasmettitore wireless 110 di tipo induttivo, per evitare l?introduzione di componenti hardware aggiuntivi, ? possibile prevedere che ciascun magnete 130 sia costituito da una o pi? bobine induttive di trasmissione del trasmettitore wireless 110.
In pratica, il circuito elettrico/elettronico pu? essere collegato alla bobina induttiva ed essere configurato in modo da applicarle una corrente continua DC, cosicch? la bobina induttiva generi un campo magnetico statico in grado di attrarre il dispositivo 500.
Questa corrente continua DC pu? essere applicata alla bobina induttiva in contemporanea e in sovrapposizione alla eccitazione AC necessaria per la trasmissione dell?energia elettrica al dispositivo 500, o in alternativa pu? essere applicata quando la bobina non ? eccitata in AC.
In alternativa, il magnete 130 potrebbe essere costituito da un avvolgimento ausiliario della bobina induttiva del trasmettitore wireless 110, il quale avvolgimento ausiliario potrebbe essere separato e indipendente da un avvolgimento primario a cui viene applicata l?eccitazione AC per la trasmissione della potenza elettrica, ma potrebbe condividere con detto avvolgimento primario lo stesso nucleo magnetico (es. ferrite).
Nella forma di realizzazione alternativa illustrata in figura 5, la base di alimentazione 100 pu? comprendere almeno una coppia di elettrodi 135 e 140, i quali possono essere contenuti all?interno del casing 105 e sono atti a generare una forza di attrazione elettrostatica che agisce dall?esterno verso la superficie di interfaccia 120.
In pratica, gli elettrodi 135 e 140 possono essere atti a generare una forza di attrazione elettrostatica avente almeno una componente in direzione ortogonale alla superficie di interfaccia 120 e rivolta verso l?interno del casing 105.
Per generare la forza di attrazione elettrostatica, gli elettrodi 135 e 140 possono essere inglobati o ricoperti da uno strato di materiale dielettrico 145 che li rende isolati, e possono essere collegati ad un circuito di controllo elettrico e/o elettronico atto ad alimentarli con una tensione continua DC, la quale pu? essere prelevata ad esempio dall?accumulatore 115 e convertita in una tensione sufficientemente alta da rendere significativa l?attrazione elettrostatica.
In questo modo, la coppia di elettrodi 135 e 140 ? in grado di attrarre anche dispositivi 500 non ferromagnetici, ed in particolare di materiale non conduttore, i quali schiacceranno il corpo di microsuzione 125, dando origine o contribuendo a dare origine all?effetto di adesione, con modalit? analoghe a quelle descritte in relazione ai magneti 130.
Un vantaggio sostanziale degli elettrodi 135 e 140 risiede tuttavia nel fatto che, essendo reciprocamente isolati, non permettono il passaggio di corrente, per cui, nonostante l?applicazione della tensione continua DC necessaria per generare la forza elettrostatica, il sistema avr? consumi energetici estremamente ridotti, ascrivibili esclusivamente alla compensazione delle perdite che (come l'autoscarica di un condensatore) possono avvenire a causa della non idealit? del circuito e del dielettrico.
Pertanto, gli elettrodi 135 e 140 possono essere mantenuti attivi in modo continuativo, ad esempio per tutto il tempo in cui il dispositivo 500 viene alimentato, coadiuvando continuamente l?adesione generata dal corpo di microsuzione 125 e migliorando quindi il fissaggio tra il dispositivo 500 da alimentare e la base di alimentazione 100.
Mantenendo attivi gli elettrodi 135 e 140, il dispositivo 500 risulta inoltre costantemente in pressione sul corpo di microsuzione 125, evitando o riducendo la possibilit? che l?aria penetri progressivamente nelle micro-cavit?, le quali conservano la loro efficienza pi? a lungo.
Per mantenere contenute le dimensioni della base di alimentazione 100, gli elettrodi 135 e 140 possono essere degli elettrodi interdigitati.
Questo aspetto risulta particolarmente utile quando il trasmettitore wireless 110 ? di tipo induttivo, in quanto gli elettrodi 135 e 140 potrebbero essere efficacemente utilizzati anche come schermatura elettromagnetica utile a ridurre le emissioni del trasmettitore wireless 110.
Nel caso in cui il trasmettitore wireless 110 fosse di tipo capacitivo, gli elettrodi 135 e 140 per la generazione della forza elettrostatica potrebbero invece coincidere con le armature di trasmissione.
In pratica, il circuito elettrico/elettronico pu? essere collegato alle armature di trasmissione ed essere configurato in modo da applicare tra esse una tensione continua, cosicch? le due armature di trasmissione generino un campo elettrostatico in grado di attrarre il dispositivo 500.
Questa tensione continua DC pu? essere applicata alle armature di trasmissione in contemporanea e in sovrapposizione alla eccitazione AC necessaria per la trasmissione dell?energia elettrica al dispositivo 500.
In questo modo si ottengono efficacemente entrambe le funzioni di attrazione elettrostatica e di trasmissione dell?energia elettrica, senza dover introdurre nessun componente hardware aggiuntivo.
Ovviamente a tutto quanto descritto in precedenza, un tecnico del settore potr? apportare numerose modifiche di natura tecnico applicativa, senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione come sotto rivendicata.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Una base di alimentazione elettrica (100) comprendente:
- un casing (105),
- un trasmettitore wireless (110) di energia elettrica posto all?interno del casing (105), ed
- una superficie di interfaccia (120) posta all?esterno del casing (105) in corrispondenza di detto trasmettitore wireless (110), la quale ? atta a ricevere a contatto un dispositivo da alimentare (500),
caratterizzata dal fatto che detta superficie di interfaccia (120) ? resa disponibile da almeno un corpo di microsuzione (125).
2. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo di microsuzione (125) ? conformato come uno strato sottile.
3. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 2, in cui detto corpo di microsuzione (125) ? costituito da una porzione di microsuction tape.
4. Una base di alimentazione (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasmettitore wireless (110) ? di tipo capacitivo.
5. Una base di alimentazione (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasmettitore wireless (110) ? di tipo induttivo.
6. Una base di alimentazione (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendere almeno un magnete (130) atto a generare una forza di attrazione magnetica dall?esterno verso la superficie di interfaccia (120).
7. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detto magnete (130) ? un magnete permanente.
8. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detto magnete (130) ? un elettromagnete.
9. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 5 e 8, in cui il l?elettromagnete ? costituito da una o pi? bobine induttive di trasmissione del trasmettitore wireless (110) o da un suo avvolgimento ausiliario.
10. Una base di alimentazione (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente almeno una coppia di elettrodi isolati (135, 140) atti a generare una forza di attrazione elettrostatica dall?esterno verso la superficie di interfaccia (120).
11. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 10, in cui detti elettrodi (135, 140) sono elettrodi interdigitati.
12. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 5 e 11, in cui detti elettrodi interdigitati sono atti a schermare/filtrare la radiazione emessa da almeno una bobina induttiva di trasmissione del trasmettitore wireless (110).
13. Una base di alimentazione (100) secondo la rivendicazione 4 e 10, in cui gli elettrodi (135, 140) coincidono con due armature di trasmissione del trasmettitore wireless (110).
14. Una base di alimentazione (100) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un accumulatore (115) di energia elettrica collegato al trasmettitore wireless.
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