偶極子線圈共振系統(tǒng)背景知識

2007年，MIT(麻省理工學(xué)院)推出了磁共振耦合系統(tǒng)(CMRS)，其能夠在2.1米的范圍內(nèi)通過電磁場進(jìn)行供電。該發(fā)明使得遠(yuǎn)距離無線供電的發(fā)展研究變得炙手可熱。

然而，就延伸無線功率的距離而言，磁共振耦合系統(tǒng)(CMRS)在商業(yè)化的進(jìn)程中暴露出了一些有待解決技術(shù)缺點(diǎn)，其中包括:線圈結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜(由4個(gè)線圈輸入、輸出、接受和負(fù)載);諧振線圈尺寸過大;高頻(在10 MHz范圍內(nèi))要求發(fā)射機(jī)和接收機(jī)線圈產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致傳輸效率低;由于要求達(dá)到2000的品質(zhì)因數(shù)，這使得諧振線圈對周圍環(huán)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(gè)可行的方法來解決這些問題，他優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種具有兩個(gè)磁偶極子線圈的線圈結(jié)構(gòu)，初級線圈用來誘導(dǎo)磁場，次級線圈用來接受電能。不同于內(nèi)置CMRW中的笨重的環(huán)形空氣線圈，KAIST的研究小組在其中心采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(chǎn)生的磁場，然后聯(lián)動(dòng)磁通感應(yīng)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(tǒng)(DCRS)僅僅3米長，10厘米寬，20厘米高，明顯比磁共振耦合系統(tǒng)(CMRS)小巧很多。該系統(tǒng)有100的低品質(zhì)因素，使其對抗環(huán)境改變的穩(wěn)定性增加了20倍，并且能夠在100KHz的低頻下很好的工作。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)并取得了可喜的成果:例如，在20KHz運(yùn)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。對于100W的電力傳輸，在3米、4米和5米處整個(gè)系統(tǒng)效率分別為36.9%、18.7%和9.2%。"使用偶極子線圈諧振系統(tǒng)，能夠在五米的范圍內(nèi)對一個(gè)大型LED電視或者同時(shí)對三個(gè)40W的電風(fēng)扇進(jìn)行供電。"Rim教授說。

遠(yuǎn)程無線電力傳輸仍處在商業(yè)化的初級階段并且成本極高這是未來供電方式的一個(gè)發(fā)展方向。Wi-Fi服務(wù)幾乎無所不在，未來的無線充電系統(tǒng)也是如此。未來，人們可以在餐館和街道安裝Wi-Power，為電子設(shè)備提供無線充電服務(wù)。有了這種系統(tǒng)，人們便可告別討厭的充電線，在任何地點(diǎn)和任何時(shí)間為電池充電。

這個(gè)充電系統(tǒng)可能安裝在咖啡館、辦公室和私人住宅，作用距離可達(dá)到5米，一次能夠?yàn)?0部手機(jī)充電，電量足以滿足一臺寬屏電視的用電需求。

韓國科學(xué)技術(shù)院 ?研制的實(shí)驗(yàn)性無線充電系統(tǒng)名為"偶極子線圈共振系統(tǒng)"。