日本搞出奇妙充电屋，坐在任意位置都能隔空充电！研究登上Nature子刊

Posted 2021-09-15 QbitAl

丰色 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

现在的无线手机充电好是好，但只能牢牢拴在充电板上充。

有没有可能像无处不在的WIFI一样随时为我们的手机充电呢？

东京大学和密歇根大学的研究人员发明了这样一个无线充电室，可以提供50W的传输功率，成功为屋内的手机、电台灯和小风扇充上了电。

ps.注意台灯的插头就在地上，电风扇没有连接任何线路，手机上的那根线是连接收器用的。

研究成果发表在Nature Electronics。

50W传输功率的无线充电室

实现无线充电的方法有3种：电磁感应式、磁场共振和无线电波式。

本研究采用的是磁场共振原理：发送和接收装置在一个特定的频率上共振，就可以交换彼此的能量。

该房间规模为3mx3mx2m，首先在外面配备一个输出频率为1.34MHz的射频电源，然后通过激励线圈（drive coil）将电磁波输送到房间内。

通过房间墙壁上的导电表面和导电极来产生共振磁场，最后再用一个小线圈组成的接收设备就可以给手机等设备充电了。

该系统的关键之一就是建立了一个共振结构生成共振磁场：这是通过放置在壁腔中的集成电容器来搞定的，它可同时将电场捕获在电容器内部。

而电磁在方形的房间内传播会形成死角，此外线圈接收器也需要与磁场对齐来接受能量，所以系统的另一个关键是如何让房间的每一个角落都布满磁场。

作者将接受方式比喻成用网抓蝴蝶，成功的关键是让房间内有尽可能多的蝴蝶并且蝴蝶飞的方向也尽可能多。

因此，该系统最终生成了两个独立的3D磁场：一个围绕房间的中心转，另一个在各个角来回转，这样就能保证设备在房间的任意位置都可以充电了。

当然，方形的房间四个角还是会照顾不到，所以东京大学正在建设的这个专门的无线充电室为一个铝制的八边形（高2m，直径3mi）：

这样就全方位无死角了。

这是该充电室和市面上的无线充电设备第一个区别：可以任意位置充。

而小米虽然今年提出了一个真正的无线充电桩（原型阶段），可以真正做到数米远都能给手机充电。

但它也有一个问题：功率还不够大，只有5W。当然，目前常见无线手机充电设备比如iPhone 12最高也只有15W。

所以这个无线充电室的另一个优势就是它提供的至少50W的功率。

而且不用担心安全，这个充电室完全符合FCC规定。

最后，除了给手机等设备充电，该技术还能运用到可植入医疗设备、家中或工业环境中的移动机器人等。

随着技术的进一步改进，这种无线充电室提供的功率还会更高。

论文地址：
https://www.nature.com/articles/s41928-021-00636-3

参考链接：

https://techxplore.com/news/2021-08-room-powers-laptops-wires.html