諧振電路可以共振,兩個振動頻率相同的諧振電路放在一起,其中一個開始因為通電而震蕩時,另一個電路也會跟著震蕩起來,“自動”產生電流,電能就這樣被隔空傳送了。
這樣的現象稱為“磁共振”,用來進行無線充電,可以讓充電距離達到數米,效率也有所提升。唯一的困難就是,要將兩個電路調整到一模一樣的頻率,并且維持一段時間。
除了磁共振之外,也有科學家嘗試用雷射光的光能來充電,甚至是將電能通過和家用的 Wifi 網路相近的電波頻段來傳送。
無線充電技術的主要種類
現階段,無線充電存在四種不同的方式:電磁感應方式、電磁共振方式、電場耦合方式、無線電波方式。
其中用在手機無線充電的技術主要是電磁感應技術和電磁共振技術,當然,無線充電一旦突破技術壁壘,在以后的家電,以及發展勢頭正猛的電動汽車上同樣具有非常廣闊的前景。
電磁感應方式
我們今天見到的各類無線充電技術,大多是采用電磁感應技術,我們可以將這項技術看作是分離式的變壓器。
我們知道,現在廣泛應用的變壓器由一個磁芯和二個線圈(初級線圈、次級線圈)組成;當初級線圈兩端加上一個交變電壓時,磁芯中就會產生一個交變磁場,從而在次級線圈上感應一個相同頻率的交流電壓,電能就從輸入電路傳輸至輸出電路。
如果將發射端的線圈和接收端的線圈放在兩個分離的設備中,當電能輸入到發射端線圈時,就會產生一個磁場,磁場感應到接收端的線圈、就產生了電流,這樣我們就構建了一套無線電能傳輸系統。
這套系統的主要缺陷在于,磁場隨著距離的增加快速減弱,一般只能在數毫米至10厘米的范圍內工作,加上能量是朝著四面八方發散式的,因此感應電流遠遠小于輸入電流,能源效率并不高。但對于近距離接觸的物體這就不存在問題了。
最早利用這一原理的無線充電產品是電動牙刷——電動牙刷由于經常接觸到水,所以采用無接點充電方式,可使得充電接觸點不暴露在外,增強了產品的防水性,也可以整體水洗。
在充電插座和牙刷中各有一個線圈,當牙刷放在充電座上時就有磁耦合作用,利用電磁感應的原理來傳送電力,感應電壓經過整流后就可對牙刷內部的充電電池充電。
電磁感應方式的特點是傳輸距離短、使用位置相對固定,但是能量效率較高、技術簡單,很適合作為無線充電技術使用。
電磁共振方式
與電磁感應方式相比,電磁共振技術在距離上就有了一定的寬容度,它可以支持數厘米至數米的無線充電,使用上更加靈活。
電磁共振同樣要使用兩個規格完全匹配的線圈,一個線圈通電后產生磁場,另一個線圈因此共振、產生的電流就可以點亮燈泡或者給設備充電。
除了距離較遠外,電磁共振方式還可以同時對多個設備進行充電,并且對設備的位置并沒有嚴格的限制,使用靈活度在各項技術中居于榜首。