ワイヤレス充電器とは、従来の充電用電源コードなしで充電する必要がある端末デバイスに接続される充電器を指します。 最新のワイヤレス充電技術を採用。 コイル間に発生する磁場を利用して、魔法のように電気エネルギーを伝えることができる。 誘導結合技術は、充電基地局と機器をつなぐ架け橋になります。
ワイヤレス充電技術は 2007 年に 20 件の特許を取得し、さまざまなデバイスが充電基地局を使用できるようになり、携帯電話、MP3 プレーヤー、電動工具、その他の電源アダプターの有線充電はもはや存在しなくなります。
基本紹介
ワイヤレス充電器とは、従来の充電用電源コードなしで充電する必要がある端末デバイスに接続される充電器を指します。 最新のワイヤレス充電技術を採用。 ワイヤレス充電技術は 2007 年に 20 件の特許を取得しました。さまざまなデバイスが 1 つを使用できます。ベース ステーション、携帯電話、MP3 プレーヤー、電動工具、その他の電源アダプターを充電するためのコード付き充電シナリオはなくなりました。 誘導結合技術は、コイル間に生成された磁場を使用して電気エネルギーを魔法のように伝送することにより、充電基地局とデバイスを接続するブリッジになります。 iPod や iPhone などの現在のほとんどの充電器は、金属線に直接接触してデバイスの内蔵バッテリーを充電します。 ワイヤレス充電技術の利点は、その利便性と汎用性にあります。 不利な点は効率が低く、電気エネルギーしか供給できないことです。 Apple の Dock コネクタは、電力を供給するだけでなく、USB インターフェイスを介してオーディオ ファイルとビデオ ファイルをデバイスに同期します。 ただし、ワイヤレス充電技術は、依然として WiFi とバッテリー技術に改善をもたらします。 データ転送を必要としないデバイスの場合、この新しい技術により、ユーザーが必要とするさまざまな充電器の数が大幅に削減されます。 さらに、ワイヤレス充電技術を採用することで、公共のモバイル機器充電ステーションが現実になる可能性があります。
歴史的プロセス
歴史的発見
1830 年代に、マイケル ファラデーは、周囲の磁場の変化がワイヤに電流を誘導することを発見しました。 1890 年代、セルビア生まれの科学者ニコラ テスラが最初の特許を申請しました。
残念ながら、この分野の研究は 1 世紀遅れました。 最大の障害は、伝送効率が低すぎて危険があることです。 電磁放射は、エネルギーではなく情報の伝達にのみ適しています。 放射は無指向性であるため、無駄なスペースでエネルギーが浪費されます。 レーザーなどの指向性電磁放射の使用が想定されていますが、実際的ではなく、非常に危険です。
その後の展開
香港市立大学の電子工学科の Xu Shuyuan 教授は、初期の段階で「ワイヤレス バッテリー充電プラットフォーム」の開発に成功しました。 周波数電磁界。 時間は従来の充電器と変わりません。 ただし、この技術では製品が充電器に接触している必要があり、主に近距離電磁結合の原理を使用しています。
マサチューセッツ工科大学の研究者は、ワイヤレスでの電気伝送において新たな進歩を遂げました。 彼らは 2 メートル離れた電源を使用して、60 ワットの電球を「別々に」点灯させました。
SoljacIC の設計では、非放射ワイヤレス エネルギー伝送には距離制限があり、受信機が小さければ小さいほど、距離は短くなります。 彼は、ラップトップサイズのオブジェクトが数メートルの範囲でワイヤレス電力伝送を受信できると計算し、「各部屋に送信機を設置すると、家中のラップトップに電力を供給することができます」.
Soljacic は、さまざまな材料を使用し、技術を改善することで、効率を 70% から 80% に高めたいと考えています。 彼らは、改良されたデバイスが 3 ～ 5 年以内にラップトップ、携帯電話、その他のデバイスをワイヤレスで充電できるようになると考えています。
動作原理
物理学者は、同じ周波数で共鳴する 2 つの物体間でエネルギーが効率的に伝達される一方で、異なる周波数の物体は弱く相互作用することを長い間知っていました。 これが、歌手が水の量が異なるボトルの1つが他のボトルに影響を与えずに壊れることができると歌う理由です. ブランコに乗っているときのように、ブランコに座って垂れ下がった足を同期させてブランコに力を加える必要があります。 ワイヤレス充電技術は、この原理を利用しています。 同様に、ワイヤレス充電技術も電磁波誘導の原理と関連する AC 誘導技術を応用しています。 送信端と受信端で対応するコイルを使用して、充電用の誘導AC信号を送受信します。 充電器は「タブレット」の上に置くだけで充電できます。 この充電方式は過去に時計やカミソリなどに登場しましたが、当時は大容量のリチウムイオン電池を効率よく充電できませんでした。 ワイヤレス充電技術の概略図を図に示します。
新しいタイプのワイヤレス充電器は、もともと英国の会社によって発明されました。 プラスチック製のマウスパッドのようです。 この「マウスパッド」には小さなコイルが密集して配置されているため、磁場を発生させて専用の充電器にエネルギーを送信することができます。 コイルを受け取って充電する電子機器。 受電コイルは磁性合金に線を巻いたもので、チューインガムのような大きさと形状なので、電子機器に簡単に取り付けられます。 携帯電話などをパッドの上に置いて充電したり、複数のデバイスを同時に充電したりできます。 充電技術は以前にも登場しましたが、この新しい発明はより便利で実用的です。 受信コイルが携帯電話やその他のデバイスに取り付けられている限り、正確な位置決めを必要とする以前の技術とは異なり、「マウスパッド」上のどこでも充電できます。 複数のデバイスをマットの上に同時に置き、同時に充電することができます。 充電器によって生成される磁場は非常に弱いため、デバイスを充電することはできますが、磁気記録データを使用する近くのクレジット カード、ビデオ テープ、その他のアイテムには影響しません。
ワイヤレス充電システムは、主に電磁誘導の原理を採用し、コイルを介したエネルギー結合によるエネルギー伝送を実現します。 図に示すように、システムが動作しているとき、入力端子はフルブリッジ整流回路を介して AC 主電源を DC 電源に変換するか、24V DC 端子でシステムに直接電源を供給します。
出力直流はパワーマネージメントモジュールを通過した後、2Mアクティブ水晶発振器により高周波交流に変換され、一次巻線に供給されます。 エネルギーは2つの誘導コイルを介して結合され、2次コイルによって出力された電流は、受信変換回路によって直流に変換されてバッテリーを充電します。
変化する磁場は変化する電場を生み出し、変化する電場は変化する磁場を生み出します。 それらの大きさはそれらの変化率に関連しており、正弦関数の変化率は別の正弦関数であるため、電磁波が伝播し、誘導電圧コイルの生成は磁束の変化に関連しているため、 コイル内の磁場を変化させると誘導電圧が発生し、充電プロセスが完了します。
携帯電話のワイヤレス充電は、比較的新しい充電方法です。 その原理は実際には非常に単純です。つまり、通常のトランスの一次側と二次側を分離してワイヤレスの目的を達成します。 もちろん、ワイヤレス充電の稼働率は比較的高く、鉄芯も廃棄でき、直接コイルはエネルギー伝達の機能を実現できます。
基本的な機能
1.理論的な観点から、ワイヤレス充電技術は人体の安全性に無害です。 ワイヤレス充電で使用される共鳴原理は磁場共鳴であり、同じ周波数で共鳴するコイル間のみを伝送し、他のデバイスはその帯域を受け入れることができません。 また、ワイヤレス充電技術 使用する磁場自体は人体に無害です。 しかし、ワイヤレス充電技術は、結局のところ、新しいタイプの充電技術です。 マイユアンケのワイヤレス充電器を例にとると、ワイヤレス充電技術はWi-Fiや携帯電話のアンテナポールが登場した頃と同じになるのではないかと心配する人も多いだろう。 実際、テクノロジー自体は無害です。 .
2. Maiyuan のワイヤレス充電技術は、磁気共鳴を使用して、充電器とデバイスの間の電場と磁場で電荷を伝送し、コイルとコンデンサが充電器とデバイスの間に共振を形成します。
3. Maiyuan 氏は、このシステムは電気自動車の充電エリアやコンピュータ チップの送電など、将来的に広く使用される可能性があると述べました。 この技術によって開発された充電システムの充電時間は、現在の150倍です。
4.有線充電技術はより高いです。 Maiyuanワイヤレス充電の変換率は、有線充電よりも数パーセント高くなっています。 高変換率も、ワイヤレス充電器のグローバルなアプリケーションにとって重要な要素です。 ただし、ワイヤレス充電技術は距離によっても制限されます。 将来の開発のためには、長距離伝送のための波長帯と磁場範囲の正確な位置決めの問題を解決する必要があります。
5. コアチップは、ワイヤレス充電技術を製品に適用する際の難点の 1 つです。 正確な放射範囲制御、磁場周波数などの制御はすべてチップによって実装されています。
問題の概要
市場アプリケーション開発のボトルネック
1.コアワイヤレス充電技術は完璧ではありません
2. 放射線エリアでは長距離伝送が難しい
3. 長距離測位のハードウェア要件が高すぎる
4. 磁場共鳴の高さ合わせが制御可能で小さい
5.適用範囲が限定され、拡張されていない
6. 市場要因 消費者心理により、開発者は積極的に技術研究開発を行いたがらない
放射線障害
マサチューセッツ工科大学の研究者は、体は電場に強く反応するが、磁場にはほとんど反応しないため、このシステムが人間の健康に影響を与えることはないと述べています。 ただし、これは憶測にすぎません。 一部の研究者はこの見解に懸念を表明しており、実際の生活に適用するにはさらなる実験が必要です。
電子充電製品として、充電器自体が放射線を避けることはできないため、ワイヤレス充電器に放射線が発生することは避けられません。 ただし、ワイヤレス充電器の電力は非常に小さく、充電時間は長く、発生する放射線も小さいため、人に大きな害を及ぼすことはありません。
ユニファイド ポート
不必要な廃棄物を回避し、より多くの電子廃棄物を生成するために、中国は携帯電話充電器ポートの統一標準化を実施しています。 しかし、ワイヤレス充電技術については、これが最も一般的です。携帯電話だけでなく、デジタル カメラ、iPhone、iPad、およびノートブックもこの充電デバイスを共有できます。 日本の富士通は、その成功を携帯電子機器から電気自動車の充電にまで拡大する、より高度な技術を展開する態勢を整えています。 富士通の動きの最終的な目標は、路上に公共の「充電ポイント」を設置することです。これにより、ポータブル デジタル デバイスや電気自動車のユーザーにより便利な 24 時間全天候型充電サービスを提供できます。 さらに、ワイヤレス充電器はよりスマートでエネルギーを節約します。 ワイヤレス充電機器の効率は有線充電機器と同等の約 70% ですが、完全に充電されると自動シャットダウン機能があり、不要なエネルギー消費を防ぎます。 そして、パフォーマンスの受け入れ率は常に向上しています。
携帯電話の内蔵充電レシーバーと統一されたワイヤレス充電規格
携帯電話やその他の製品のワイヤレス充電を実現するには、2 つの部分が必要です。電源に接続された送信機は、電気エネルギーを広い空間に送信する役割を果たします。 一般に電子製品に取り付けられている受信機は、電気エネルギーを受信するために使用されます。 ワイヤレス充電技術は、携帯電話製品で使用され始めています。 iPhoneを例にとると、ワイヤレス充電メーカーはそれを改造し、「リンゴの皮」に似た一種の「服」を取り付けました」.ワイヤレス充電レシーバーとしては、携帯電話の充電ケースを追加する形で表示されますが、関連しています 「Qi Door」と呼ばれるこのケースは、iPhone と BlackBerry の両方をサポートし、ユーザーは携帯電話を買い替えることなく、この機能に早期にアクセスできます。2013 年初頭には、ワイヤレス充電レシーバーが完全に「 Nokia、Philips、LG、Samsung、Sony Ericsson、iPhone、HTC、Google、ZTE、Sharp、RIM、その他多くの国際的に有名な携帯電話 携帯電話メーカーはすべてこの技術をサポートしており、ワイヤレス充電器が携帯電話にバンドルされて販売されることもあります。
携帯電話のワイヤレス充電の鍵は互換性であり、Qi規格はブランドの互換性を確保できます
ワイヤレス充電技術は主に電磁技術を使用しています。 送信機は電流を電磁に変換し、携帯電話は内蔵のチップ受信機を使用して電磁を電流に変換し、携帯電話を充電します。 ワイヤレス充電技術の推進の鍵は、さまざまなメーカーのワイヤレス充電器に互換性を持たせることです。 Qi規格の策定により、ワイヤレス充電の技術仕様が統一され、同じ充電器で複数のブランドや製品との互換性が保証されます。 Wireless Charging Allianceの会長であるMenno Treffers氏は、Qiワイヤレス充電規格は他の技術よりも効率的で安全な電磁誘導技術を使用していると述べました。 Qi ワイヤレス充電規格には、インターフェース、性能、規制の 3 つの側面が含まれます。 これは、ワイヤレス充電技術の普及にとって大きな課題です。 したがって、Qi 規格に合格した携帯電話は、Qi 認定の充電基地局、基地局、またはその他の充電式デバイスから電力を供給することができます。 ワイヤレス充電。 デバイスに対する Qi の最初の前提条件は 5 ワット以下であることです。これは、ラップトップにワイヤレス充電技術を使用させたい一部のメーカーにとって大きな制限になる可能性があります。
メーカーはQi規格のワイヤレス充電製品を発売しており、市場は広範囲に及んでいます
世界最大のバッテリーおよびポータブル照明機器メーカーのエナジャイザー (Energizer) は、Qi 規格をサポートするワイヤレス充電器製品を間もなく発売し、最初に Apple iPhone3GS および Blackberry Blackberry Curve8900 ユーザーに新しいワイヤレス充電体験をもたらすと述べました。 同時に、市場調査会社 iSuppli が提供するデータによると、ワイヤレス充電機器市場は 2013 年に 140 億米ドルの規模に達しました。フィリップスは、ワイヤレス充電を含む新しい電話の製造をすでに開始しています。 Philips X723 携帯電話はすでに登場しており、そのマイニングは GPS と 3 メガピクセルのカメラを備えた 3.2 インチ 240X400 画面です。 良いニュースは、このマシンにはワイヤレス充電器 XeniumQ1 (Qi ワイヤレス充電アライアンス規格) が標準で付属していることですが、具体的な発売時期と価格はまだ明らかにされていません。
受信アンテナ
この記事は充電器に焦点を当てていますが、受信アンテナの概要も提供します。 このタイプのワイヤレス充電デバイスは本質的に変圧器であるため、一次側は充電器に取り付けられ、二次側は端末に取り付けられます。
充電器と一致しない受信アンテナは、充電回路に電流変動を引き起こすため、適切な充電アンテナを選択するにはどうすればよいですか?
まず、端末のアンテナを磁気シールドする必要があります
充電アンテナが中空コイルのみの場合、近くに金属製の物体が近づくと渦電流が発生し、充電効率が低下し、充電器のエネルギーが放射されなくなり、電流が増加し、充電器が加熱されます。 .
第二に、充電器によって選択される磁気媒体は、有機磁性材料と無機磁性材料の 2 つのカテゴリに分類されます。
有機磁性材料は、携帯電話の背面カバーの接着や携帯電話での使用に適した、非常に薄く湾曲させることができます。 無機磁性材料は焼結フェライトでできており、壊れやすく、広いスペースへの設置に適しています。
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