标签: 隔金属

       打开微博，看到好多人在转载有关A4WP的事。不少人都很看好这个新的有关无线输电的联盟。并且很多人也认为，实现位置自由化对于无线输电是非常重要的，所以看好这个联盟。事实上，早先成立的那个无线电力传输联盟WPC在不久前也提出了类似的技术——磁共振。也是为了能够实现位置的自由化。        但是我个人却不认为它们的方向是采用所谓的磁共振技术来实现位置的自由摆放。        2007年，当大家看到马林・索尔贾希克的研究小组展示他们采用“磁共振”技术，实现线圈直径4倍的距离上的效率40%的传输时，都感到十分的震撼。无线输电技术也就是从那时起，又一次被大家注意到，并开始了新一轮的研究。        我个人的意见是，不管你把技术叫做什么，从基本的物理原理来说，想要实现电力的无线传输无非是两种方法：1，利用两个电感间的互感传递交变电流；2，利用电容的两个电极间的电容量传递交变电流。超出这两种方法的物理原理暂时还没有被科学家们发现。        当采用电容来传递交变电流时，如果发射和接收电路相距较远时，电容的两个电极间的容量会变的非常小，也许在几千分之一皮法，利用如此小的电容来实现电流传递会变得较为困难；当采用电感来传递交变电流时，如果发射和接收电路相距较远时，两个电感间的互感也会变的非常小，也许耦合系数K在0.05或者更小的水平上，利用这么小的耦合性来传递电流也比较困难。幸好线圈还有一个奇妙的性质——“Q”也就是优值。两个电感之间的电力传输效率跟K和Q的乘积有关，也就是说，假如K极低，那么可以用两个Q极高的线圈来传递，依然有一定的效率。       实际上，想要取得极高的Q值是非常困难的。例如说，在我们设计的无线电力传输系统中，发射线圈是用108股的0.08利兹线缠绕的，Q值大约为100。假如想得到1000的Q值，一个简单的假设，就是要用10股这样的线圈去缠绕，那么，如果对串联或者并联在线圈上的电容进行精确滴调整后，就有可能在较远的距离上获得一定效率的电力传送。遗憾的是，相应的试验我并没有进行，所以我也不能够给出这样的线圈可以在多远的距离上实现电力传输。因为我觉得在类似于手机这样的设备或者更小的设备上采用这样的系统去进行无线电力传输是不现实的——只会有很少的人愿意用一个比手机还大还厚的装置去进行一个看似没多大作用的很低的效率的无线充电的。所以我并没有进行相关的研究。        那么，一定会有人问我说，难道三星和高通不知道这个常识吗？为什么他们还要用这种不现实的技术去搞无线电力传输呢？我的看法是，A4WP之所以提出这样一个看似完全没有可行性的方法来进行无线充电，是一个没有办法的办法。从另一个角度来说，实际上WPC也提出了类似于A4WP的无线电力传输方案。也一样是没有办法的办法。        也就是说，存在着那么一种原因，迫使这些公司都要采用一个低效率的，大尺寸的，极高成本的（虽然A4WP说是比目前成本低）能够比几毫米稍远的无线电力传输方法。       那么，这个原因是什么呢？      答案其实很简单。      由于手机的特殊的结构，在手机里必须安装一个电池，这个电池实际上就是无线充电技术发展的噩梦——当发射线圈发射出来的磁场经过电池时，电池里面的金属就会产生感生电流，通常我们把这个叫做“涡流”，这个涡流会产生一个跟发射线圈产生的磁场方向相反的磁场，抵消掉发射线圈形成的磁场，使得接收线圈接收到的感应电压下降；并且该涡流会转变成热量（电磁炉就是这个工作原理），使得手机电池非常热。        所以，为了实现手机的无线充电，就必须在电力接受线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置，阻挡磁力线，避免磁力线到达电池内。通常的技术是使用一个高导磁率的铁氧体来做这个“隔金属”装置。遗憾的是，铁氧体的性能依然不能够满足无线电力传输的需要，在100KHz这个频率上，通常使用的都是锰锌铁氧体，因为锰锌铁氧体具有较高的初始导磁率。但是因为锰锌铁氧体的电阻率较小，所以依然会在铁氧体中产生涡流，造成铁氧体发热。在开关电源的变压器设计中，该部分因为涡流转化为热量的部分能量，我们称作“铁损”，或者“磁损”。触摸开关电源中正在工作的变压器，都会发现比较热，甚至有些可能是很热。         SONY最近曾发布了一款可以无线充电的数码相机，查看该数码相机的无线充电部分的接收组件，可以看到在其用来做屏蔽作用的铁氧体上，安防了一个温度传感器，就是为了能够实现对温度的上升的控制。夏普的将无线充电组件安放在手机电池里面的方案，也因为占掉了电池体积的一半，受到广泛的诟病。         所以，我个人的意见是，并不是他们这两个组织都是为了实现“远距离、自由放置”而采用一个很高成本的、极低效率的、很大体积的的无线输电方案，而仅仅是为了解决用铁氧体来做隔离物质的时候的发热问题。因为当接收装置距离发射装置较远时，传播到手机电池上的磁场就较弱，电池上的涡流效应也相应会减轻，屏蔽的铁氧体上面的涡流作用也会较小，温升降低。         由于消费类产品最为敏感的就是价格，所以我个人并不看好A4WP。主要原因就是因为我已经经过长期的研究，在隔金属物质的研究上取得了重大的突破，采用我们的屏蔽物质，可以轻易地做出来厚度小于0.5毫米的接收组件，并且几乎不发热。可以说，我们为无线充电做出了巨大的、里程碑式的贡献。        未来，由于可以实现很低成本的无线充电，所以手机等设备的无线充电可能会取得很大的发展；而当在欧盟等提出禁止干电池使用后，无线充电技术可以极为广泛的大规模使用。