偶極子線圈共振系統

偶極子線圈共振系統

韓國科學技術院的科學家研製了一個名為“偶極子線圈共振系統”的實驗性無線充電系統,有望終結有線充電的時代。

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研發者

韓國科學技術院研製的實驗性無線充電系統名為“偶極子線圈共振系統”。

實際套用

這個充電系統可能安裝在咖啡館、辦公室和私人住宅,作用距離可達到5米,一次能夠為40部手機充電,電量足以滿足一台寬屏電視的用電需求。

研發意義

遠程無線電力傳輸仍處在商業化的初級階段並且成本極高這是未來供電方式的一個發展方向。Wi-Fi服務幾乎無所不在,未來的無線充電系統也是如此。未來,人們可以在餐館和街道安裝Wi-Power,為電子設備提供無線充電服務。有了這種系統,人們便可告別討厭的充電線,在任何地點和任何時間為電池充電。

背景知識

2007年,MIT(麻省理工學院)推出了磁共振耦合系統(CMRS),其能夠在2.1米的範圍內通過電磁場進行供電。該發明使得遠距離無線供電的發展研究變得炙手可熱。
偶極子線圈共振系統
然而,就延伸無線功率的距離而言,磁共振耦合系統(CMRS)在商業化的進程中暴露出了一些有待解決技術缺點,其中包括:線圈結構過於複雜(由4個線圈輸入、輸出、接受和負載);諧振線圈尺寸過大;高頻(在10 MHz範圍內)要求發射機和接收機線圈產生共振,從而導致傳輸效率低;由於要求達到2000的品質因數,這使得諧振線圈對周圍環境因素非常敏感,比如溫度、濕度、和人的靠近。
Rim教授通過DCRS提出了一個可行的方法來解決這些問題,他最佳化設計了一種具有兩個磁偶極子線圈的線圈結構,初級線圈用來誘導磁場,次級線圈用來接受電能。不同於內置CMRW中的笨重的環形空氣線圈,KAIST的研究小組在其中心採用了緊湊的鐵氧體磁芯棒與線圈。初級繞組的高頻交流電流產生的磁場,然後聯動磁通感應在次級繞組的電壓。
既可伸縮又輕便的偶極子線圈諧振系統(DCRS)僅僅3米長,10厘米寬,20厘米高,明顯比磁共振耦合系統(CMRS)小巧很多。該系統有100的低品質因素,使其對抗環境改變的穩定性增加了20倍,並且能夠在100KHz的低頻下很好的工作。該團隊進行了多次實驗並取得了可喜的成果:例如,在20KHz運作下,在3米、4米、5米距離處最大輸出功率分別為1403W、471W和209W。對於100W的電力傳輸,在3米、4米和5米處整個系統效率分別為36.9%、18.7%和9.2%。“使用偶極子線圈諧振系統,能夠在五米的範圍內對一個大型LED電視或者同時對三個40W的電風扇進行供電。”Rim教授說。

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