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無線充電技術(shù)的發(fā)展

作者: 時(shí)間:2011-07-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178890.htm

  ”是利用一種特殊設(shè)備將電源插座的電力轉(zhuǎn)變?yōu)榭?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/充電">充電的電波,從而在扔掉電線的情況下直接對電子設(shè)備。充電大致上是通過磁場輸送能量。充電還有一個(gè)好處是省電,無線充電設(shè)備的效能接收在70%左右,具備電滿自動關(guān)閉功能,避免了不必要的能耗。而且,這個(gè)效能接收率在不斷提高,很快將能達(dá)到98%。對于不同的電子產(chǎn)品,電源接口能自動對應(yīng),需要充電時(shí),發(fā)射器和接收芯片會同時(shí)自動開始工作,充滿電時(shí),兩方就會自動關(guān)閉。它還能自動識別不同的設(shè)備和能量需求。

  1 無線充電

  其實(shí)早在1890年,物理學(xué)家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已經(jīng)做了無線輸電試驗(yàn)(圖1)。他提出并實(shí)現(xiàn)了交流發(fā)電。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國際單位制也是以他的名字命名的。特斯拉構(gòu)想的無線輸電方法,是把地球作為內(nèi)導(dǎo)體、地球電離層作為外導(dǎo)體,通過放大發(fā)射機(jī)以徑向電磁波振蕩模式,在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振,再利用環(huán)繞地球的表面電磁波來傳輸能量。但因財(cái)力不足,特斯拉的大膽構(gòu)想并沒有得到實(shí)現(xiàn)。后人雖然從理論上完全證實(shí)了這種方案的可行性,但世界還沒有實(shí)現(xiàn)大同,想要在世界范圍內(nèi)進(jìn)行能量廣播和免費(fèi)獲取也是不可能的。因此,一個(gè)偉大的科學(xué)設(shè)想就這樣胎死腹中。

特斯拉進(jìn)行無線電力傳輸實(shí)驗(yàn)

  事實(shí)上,從低頻波到宇宙射線,我們周圍到處存在著電磁波,它們都攜帶著或多或少的能量。在不少物理學(xué)家看來,人們要做的或許僅僅是找到合適的辦法接收和利用這些能量。特斯拉的想法雖然難成現(xiàn)實(shí),但無線電能傳輸對于新能源的開發(fā)和利用、解決未來能源短缺問題有著重要的意義,因此,許多國家都沒有放棄這方面的研究。1968年,美國工程師彼得·格拉澤(Peter Glaser)提出了空間太陽能發(fā)電(Space Solar Power,SSP)的概念,其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽能發(fā)電基地,通過微波將電能傳輸回地球(圖2),并通過整流天線把微波轉(zhuǎn)換成電能。1979年,美國航空航天局NASA和美國能源部聯(lián)合提出太陽能計(jì)劃-建立“SPS太陽能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)”。歐盟則在非洲的留尼汪島建造了一座10萬千瓦的實(shí)驗(yàn)型微波輸電裝置,已于2003年向當(dāng)?shù)卮迩f送電。野心勃勃的日本擬于2020年建造試驗(yàn)型太空太陽能發(fā)電站SPS2000,2050年進(jìn)入規(guī)模運(yùn)行。

  其實(shí),無線充電離我們這些普通人也并非遙不可及。相信一定有人使用過某種品牌的電動牙刷(圖3),只要將牙刷插入220V的充電座上即可實(shí)現(xiàn)不接觸的無線充電,使用起來很方便。這種無線充電就是利用電磁感應(yīng)原理,解決了潮濕環(huán)境下的用電安全問題。

  無線電能傳輸有電磁感應(yīng)、射頻和微波三種基本方式,這三種分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。但每種無線充電方式都有一些缺點(diǎn),從而限制了它的。例如電磁感應(yīng)方式傳送能量較小、傳送范圍較小等,這也是為什么電動牙刷必須放在充電座上才能充電,而不能將牙刷任意擺放的原因。所以,現(xiàn)在各家公司的研究方向就是對這些技術(shù)進(jìn)行改良和完善,從而最終實(shí)現(xiàn)商品化。

  2 感應(yīng)“墊子”上市,無線充電不是夢想

  香港城市大學(xué)的許樹源教授早在幾年前就曾經(jīng)成功研制出一種“無線電池充電平臺”,可將數(shù)個(gè)電子產(chǎn)品放在一個(gè)充電平臺上,透過低頻電磁場充電,充電時(shí)間與傳統(tǒng)充電器無異,技術(shù)實(shí)現(xiàn)也不深?yuàn)W。這種無線電池充電平臺利用的就是變壓器原理-變化的磁場中閉合的金屬線圈會產(chǎn)生電流。而英國SplashPower公司2005年初上市的無線充電器Splash pads(圖4),就是變壓器原理商業(yè)化的無線充電產(chǎn)品。

  Splash Pads看上去就像一塊柔軟的鼠標(biāo)墊,它的塑膠薄膜里面裝有產(chǎn)生磁場的小線圈陣列(變壓器原邊),以及由磁性合金繞以電線制成的口香糖大小的接收線圈(變壓器副邊,可以貼在電子設(shè)備上,圖5)。在CES 2007上,WildCharge公司也推出了兩款無線充電器產(chǎn)品WildCharger和WildCharger-Mini(圖6)。WildCharge的無線充電器與SpashPower公司的產(chǎn)品外觀非常相似,也是墊子模樣的東西。WildCharger的功率較大,除了可以給手機(jī)和媒體播放器充電以外,還可以為筆記本電腦充電,而WildCharger-Mini畢竟個(gè)子小,只能給手機(jī)等小型設(shè)備充電。據(jù)稱WildCharge公司將從最近開始在網(wǎng)上銷售這類無線充電產(chǎn)品。

圖5電磁感應(yīng)方式的無線充電原理


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