谐振电路可以共振,两个振动频率相同的谐振电路放在一起,其中一个开始因为通电而震荡时,另一个电路也会跟着震荡起来,“自动”产生电流,电能就这样被隔空传送了。
这样的现象称为“磁共振”,用来进行无线充电,可以让充电距离达到数米,效率也有所提升。唯一的困难就是,要将两个电路调整到一模一样的频率,并且维持一段时间。
除了磁共振之外,也有科学家尝试用雷射光的光能来充电,甚至是将电能通过和家用的 Wifi 网路相近的电波频段来传送。
无线充电技术的主要种类
现阶段,无线充电存在四种不同的方式:电磁感应方式、电磁共振方式、电场耦合方式、无线电波方式。
其中用在手机无线充电的技术主要是电磁感应技术和电磁共振技术,当然,无线充电一旦突破技术壁垒,在以后的家电,以及发展势头正猛的电动汽车上同样具有非常广阔的前景。
电磁感应方式
我们今天见到的各类无线充电技术,大多是采用电磁感应技术,我们可以将这项技术看作是分离式的变压器。
我们知道,现在广泛应用的变压器由一个磁芯和二个线圈(初级线圈、次级线圈)组成;当初级线圈两端加上一个交变电压时,磁芯中就会产生一个交变磁场,从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压,电能就从输入电路传输至输出电路。
如果将发射端的线圈和接收端的线圈放在两个分离的设备中,当电能输入到发射端线圈时,就会产生一个磁场,磁场感应到接收端的线圈、就产生了电流,这样我们就构建了一套无线电能传输系统。
这套系统的主要缺陷在于,磁场随着距离的增加快速减弱,一般只能在数毫米至10厘米的范围内工作,加上能量是朝着四面八方发散式的,因此感应电流远远小于输入电流,能源效率并不高。但对于近距离接触的物体这就不存在问题了。
最早利用这一原理的无线充电产品是电动牙刷——电动牙刷由于经常接触到水,所以采用无接点充电方式,可使得充电接触点不暴露在外,增强了产品的防水性,也可以整体水洗。
在充电插座和牙刷中各有一个线圈,当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用,利用电磁感应的原理来传送电力,感应电压经过整流后就可对牙刷内部的充电电池充电。
电磁感应方式的特点是传输距离短、使用位置相对固定,但是能量效率较高、技术简单,很适合作为无线充电技术使用。
电磁共振方式
与电磁感应方式相比,电磁共振技术在距离上就有了一定的宽容度,它可以支持数厘米至数米的无线充电,使用上更加灵活。
电磁共振同样要使用两个规格完全匹配的线圈,一个线圈通电后产生磁场,另一个线圈因此共振、产生的电流就可以点亮灯泡或者给设备充电。
除了距离较远外,电磁共振方式还可以同时对多个设备进行充电,并且对设备的位置并没有严格的限制,使用灵活度在各项技术中居于榜首。