教育物語2017.05.20

迪士尼無線充電技術 遊樂園內邊玩邊充電

創新

本文轉載自合作夥伴嵌入式科技(編譯/Vincent)

迪士尼研究院展示在開放空間的無線充電技術

 

迪士尼研究院發明了一項無線充電行動裝置的新方法,可讓遊樂園旅客一邊玩,一邊充電他們的行動電器。

這項稱為準靜態空腔諧振(QSCR)的技術,讓專用結構體比如櫃子、房間、倉庫產生準靜態磁場。此磁場可安全地傳送數千瓦功率到結構體內任何角落的行動接收器上。

迪士尼研究院不是第一家發明遠距或遠場無線充電的公司。新創公司Ossia與Energous都曾展示超過15英尺的充電距離。

Energous的WattUp及Ossia的Cota無線充電系統很像無線路由器,會傳送射頻信號給合格的移動設備,例如穿戴裝置或行動電話。做在PCB板上的小型射頻天線、一顆專用晶片及軟體便組成了一個無線功率接收器。

迪士尼研究院利用磁共振線圈把場能量投射至裝置可被充電的距離內,這跟目前市售所用的傳統共振無線充電,或所謂「近場」技術不太一樣。其實驗室的中心立起一根銅管,上面載有傳送電流之電容器。

實驗展示在有著天花板、地板、及覆有鋁金屬薄層牆壁的16x16x7.5英尺房間裡,QSCR可在40%到95%的效率下輸送功率到任何位置的小型線圈接收器,安全傳送的最高功率可達到1900瓦特。「這等於實現了安全、無所不在的無線功率,」該研究報告指出。

迪士尼還表示:「未來鋁的用量可藉由最佳化QSCR來減少。而且使用模組化面板或導電漆還可改進現有的結構。」

「最終,QSCR無線充電會是一個取代電線、電池的可行方法。這些舊的供電方法限制工業、醫療、及消費電子等領域的創新。QSCR將提供史無前例的充電自由,」迪士尼表示。

上世紀初,科學家特斯拉(Tesla)已穩定展示利用特斯拉線圈進行遠場無線功率的傳送。近幾年來,監管機構對像特斯拉線圈的遠場磁共振元件施以嚴格的安全法規。

「這導致長久以來,最長充電距離及最大安全功率有許多的妥協與限制,」研究院表示:「這些遠場無線技術未能被廣泛利用,因為在健康及安全方面的顧慮,它們只被允許傳送幾毫瓦的功率。」

近場磁共振作用區域很小(在源頭跟接收器之距離比線圈直徑稍大一點),便會導致傳送效率急速衰減的情況下,只能傳送幾毫米到幾英尺遠。「同樣地,也不可能把功率耦合傳送到尺寸差很多的線圈上,」迪士尼表示。

迪士尼研究院用遠場電磁波,在金屬房間產生均勻的電磁場,其可以建立與小型接收器有強烈耦合的近場駐波。

「這是藉由激發特殊設計之封閉金屬結構體的共振電磁模式來達成的。流經牆壁、天花板、及地板的感應電流會流經各個分離電容器。此振盪電流再產生充滿結構內部的磁場,所以就有辦法傳送功率到裡面的接收器,且同時把潛在有害的電場隔離在電容器上。」

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