[发明专利]具有可变形电磁线圈结构的可弹性变形的运动装备用品

说明书

本发明的实施方式总体上涉及一种可弹性变形的运动装备用品或者比赛设备，例如可充气的球，并且更具体地涉及可弹性变形的运动装备用品，该运动装备用品具有至少一个可变形的电磁线圈结构，该至少一个电磁线圈结构围绕运动装备用品内的曲面布置。

当例如铜线的电导体被缠绕时形成电磁线圈，或者只是形成线圈，以便产生电感元件或者电磁元件。其中，也可以围绕芯件或者模件来缠绕。一个线环可以被称为绕组，并且一个线圈具有一个或多个线圈。被用作电感装置或者电感器的线圈作为将能量存储在它的磁场中的无源二端电部件广泛分布在电子电路中。例如线圈可以被用于实现变压器，借助该变压器在不移动部件的情况下经由电感耦合将能量从一个电路转移到另一个电路。此外线圈可以被用于构建谐振电路，该谐振电路包括串联和/或并联布置的电感器和电容器。在某些应用中，线圈还可用作用于诸如例如在借助电磁波进行识别(射频识别，RFID)或在类似的应用中检测电磁场的天线或者类似天线的元件。

针对其中一个应用，例如提出了利用电磁场和/或信号来检测运动比赛物体(诸如球或冰球)是否通过了检测平面(例如球门平面)。在如例如英式足球或足球的某些球类运动中，讨论了自动球门检测系统的使用以避免错误的人工判定。因此，所谓的球门线技术(Goal Line Technology)是能够确定球何时穿越球门线从而辅助裁判员判罚是否进球的技术。存在用于确定球的精确位置或定位的各种另选的方法，诸如基于视频的系统或基于电磁场的系统。在基于电磁场的系统中，运动物体(诸如球)可以设有用于发送和/或接收和/或反射电磁信号的电子电路。针对这些电磁方法需要在球内部设置电子部件，其中，电子装置的尺寸可以根据它的功能性和使用频率范围而不同。例如，对于小的和中等大小的系统可以将电子装置安装在球的中心内。对于需要更多空间和体积的球门检测系统，如例如对于使用子兆赫范围内的磁场的系统，可以在球的周面上安装所需要的环形天线和/或额外的电子部件。

为了实现尽可能与转动无关的检测特性，针对射门检测系统，提出在例如为球的移动物体中或移动物体上安装三个正交布置的线圈或者环形天线，以便发射或反射至少部分电磁场。由于线圈的这种正交布置，球的旋转位置对电磁发射特性或者电磁反馈特性仅造成极小的影响，这是因为这三个正交的环状天线理论上产生有效的环形天线，该环形天线的有效开口表面垂直于来自安装在球门上或者靠近球门安装的发射装置的入射磁场。也就是说，有效环形天线的有效开口表面的法线基本上平行于磁场矢量。

为了能够正确地起作用，即，为了实现球门检测系统的高精度，球或者冰球的电磁特性具有决定性的意义。在一个示例中，借助围绕门框铺设的导电导体来产生磁场以用于球门检测系统。其中，所产生的磁场垂直于由门框所限定的检测平面。该激发的磁场被球反射，其中，所反馈的信号应该产生与激发磁场相同的方向矢量(因球电子装置发生了相移)。所反射的信号的几何精确性直接影响测量结果并且因此影响进球判罚的准确性。

该检测系统基于三个在球中正交的线圈。每个线圈可包括多个绕组，这些绕组例如可以被装入球胆与球的壳部或者盖部材料之间。为了在球中能获得适当的谐振线圈的质量，线圈的直径应尽可能大，这就意味着，线圈应被安装在球的盖部材料之中或其下方。

由于例如可由多块皮革缝补片(Lederflicken)缝制而成的球的盖部材料具有弹性，因而所有从外部施加在球上的力冲击被直接转移到球中的线圈上。为了使线圈不会因这样的力冲击而断裂，线圈自身应具有弹性。已知的是借助电导体以蜿蜒的方式将线圈引入至球上，使得线圈的纵轴线能够在周向上被分别延长。然而，由于线圈持续受力而导致在蜿蜒布置的导体的角上在所需运行时间结束之前就已经产生了疲劳断裂。在图1中示意性地示出了反映线圈结构的疲劳断裂的断裂位置的示例。

由此产生了对用于在球中或者在十分普遍的运动装备用品内部布置一个或多个线圈的改进方案的需求。

为了实现基于电磁场的球门检测系统的尽可能好的系统性能，优选地三个基本上相互正交的环形天线或电磁线圈可以被集成到运动装备用品内部，该运动装备用品根据一些实施方式可以是可充空气的球，诸如英式足球。通常这样的可充气的球(例如足球或手球)至少包括外部的盖部材料或球盖(即，球壳部)和在所述球壳部下方的内球胆。还能够在所述壳部与所述球胆之间添加附加的材料以保护所述球胆免于外部损害，如例如滚压等。尽管本发明的实施方式也适用于除球以外的比赛装备，但是这里将主要针对可充气的球对本发明的原理进行说明。