令人期待的無線充電技術

共振解決無線電力傳輸 擁抱無線充電時代(組圖)令人期待的無線充電技術「無線充電」顧名思義就是利用一種特殊設備將電源插座的電力轉變為可充電的電波，從而在扔掉電線的情況下直接對電子設備充電。由於電波的傳輸與設備的充電介面無關，所以如果無線充電技術一旦普及，我們將可能享受以下「福利」：1.不受插座和線纜束縛，充電更方便。2.充電器介面之爭得到解決，不同品牌、不同介面充電器的時代宣告過去(我們知道現在這樣的結果本就是人禍)。3.沒有了電線聯結器，移動類電子設備體積進一步縮小。而且，由於設備外殼上沒有金屬接點或者開口，可以增強電子產品的防水性。近在咫尺的無線充電技術其實早在1890年，物理學家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已經做了無線輸電試驗(圖1)。他提出並實現了交流發電。磁感應強度的國際單位制也是以他的名字命名的。特斯拉構想的無線輸電方法，是把地球作為內導體、地球電離層作為外導體，通過放大發射機以徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振，再利用環繞地球的表面電磁波來傳輸能量。但因財力不足，特斯拉的大膽構想並沒有得到實現。後人雖然從理論上完全證實了這種方案的可行性，但世界還沒有實現大同，想要在世界範圍內進行能量廣播和免費獲取也是不可能的。因此，一個偉大的科學設想就這樣胎死腹中。

圖1特斯拉進行無線電力傳輸實驗 事實上，從低頻波到宇宙射線，我們周圍到處存在著電磁波，它們都攜帶著或多或少的能量。在不少物理學家看來，人們要做的或許僅僅是找到合適的辦法接收和利用這些能量。特斯拉的想法雖然難成現實，但無線電能傳輸對於新能源的開發和利用、解決未來能源短缺問題有著重要的意義，因此，許多國家都沒有放棄這方面的研究。1968年，美國工程師彼得·格拉澤(Peter Glaser)提出了空間太陽能發電(Space Solar Power，SSP)的概念，其構想是在地球外層空間建立太陽能發電基地，通過微波將電能傳輸回地球(圖2)，並通過整流天線把微波轉換成電能。1979年，美國航空航天局NASA和美國能源部聯合提出太陽能計劃—建立「SPS太陽能衛星基準系統」。歐盟則在非洲的留尼汪島建造了一座10萬千瓦的實驗型微波輸電裝置，已於2003年向當地村莊送電。野心勃勃的日本擬於2020年建造試驗型太空太陽能發電站SPS2000，2050年進入規模運行。

其實，無線充電技術離我們這些普通人也並非遙不可及。相信一定有人使用過某種品牌的電動牙刷(圖3)，只要將牙刷插入220V的充電座上即可實現不接觸的無線充電，使用起來很方便。這種無線充電就是利用電磁感應原理，解決了潮濕環境下的用電安全問題。

無線電能傳輸有電磁感應、射頻和微波三種基本方式，這三種技術分別適用於近程、中短程與遠程電力傳送。但每種無線充電方式都有一些缺點，從而限制了它的發展。例如電磁感應方式傳送能量較小、傳送範圍較小等，這也是為什麼電動牙刷必須放在充電座上才能充電，而不能將牙刷任意擺放的原因。所以，現在各家公司的研究方向就是對這些技術進行改良和完善，從而最終實現商品化。感應「墊子」上市，無線充電夢想成真香港城市大學的許樹源教授早在幾年前就曾經成功研製出一種「無線電池充電平台」，可將數個電子產品放在一個充電平台上，透過低頻電磁場充電，充電時間與傳統充電器無異，技術實現也不深奧。這種無線電池充電平台利用的就是變壓器原理—變化的磁場中閉合的金屬線圈會產生電流。而英國SplashPower公司2005年初上市的無線充電器Splash pads(圖4)，就是變壓器原理商業化的無線充電產品。

Splash Pads看上去就像一塊柔軟的滑鼠墊，它的塑膠薄膜裡面裝有產生磁場的小線圈陣列(變壓器原邊)，以及由磁性合金繞以電線製成的口香糖大小的接收線圈(變壓器副邊，可以貼在電子設備上，圖5)。在CES 2007上，WildCharge公司也推出了兩款無線充電器產品WildCharger和WildCharger-Mini(圖6)。WildCharge的無線充電器與SpashPower公司的產品外觀非常相似，也是墊子模樣的東西。WildCharger的功率較大，除了可以給手機和媒體播放器充電以外，還可以為筆記本電腦充電，而WildCharger-Mini畢竟個子小，只能給手機等小型設備充電。據稱WildCharge公司將從最近開始在網上銷售這類無線充電產品。
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