無(wú)線充電電磁感應(yīng)原理
無(wú)線充電的電磁感應(yīng)原理主要涉及以下幾個(gè)步驟:
電磁感應(yīng):在無(wú)線充電系統(tǒng)中,通常由一個(gè)發(fā)射線圈和一個(gè)接收線圈組成。發(fā)射線圈中通入交變電流,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,接收線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種感應(yīng)電流可以將電能從發(fā)射端轉(zhuǎn)移到接收端,實(shí)現(xiàn)無(wú)線的電能傳輸。12
電流磁效應(yīng):當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí),會(huì)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果磁場(chǎng)中的導(dǎo)體進(jìn)行切割磁感線的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果導(dǎo)體是閉合回路的一部分,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流的互感耦合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的空間饋送,從而在接收線圈中產(chǎn)生激勵(lì)電流。3
電感耦合:無(wú)線充電設(shè)備通過(guò)近場(chǎng)感應(yīng)將能量傳導(dǎo)到充電終端設(shè)備。終端設(shè)備再將接收到的能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池中。這種能量傳導(dǎo)方式保證了設(shè)備間無(wú)外露的導(dǎo)電接口,既方便又安全。4
綜上所述,無(wú)線充電的電磁感應(yīng)原理是通過(guò)發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與接收線圈相互作用,利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線傳輸。
1.電磁感應(yīng)方式
電磁感應(yīng)方式是利用送電側(cè)與受電側(cè)之間產(chǎn)生的感應(yīng)磁通量來(lái)傳輸功率,是普遍的無(wú)線供電方式,優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高,可以做到小型化且成本低。缺點(diǎn)是傳輸距離短,容量受位置偏離的影響,必須一對(duì)一,精準(zhǔn)對(duì)位才能充電。
電磁感應(yīng)方式遵循法拉第電磁感應(yīng)定律,法拉第電磁感應(yīng)定律,是在消除磁通量變化的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如圖4-1,簡(jiǎn)述即交流電生成變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)切割線圈再生成交流電。方程如下:其中ΔΦ/Δt是極短時(shí)間內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的變化率。
線圈初級(jí)側(cè)供給交流電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁通量,為消除這些磁通量,次級(jí)側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。次級(jí)側(cè)產(chǎn)生的功率可以用給設(shè)備充電。用于送電初級(jí)線圈側(cè)稱為發(fā)射器,受電次級(jí)線圈側(cè)稱為接收器。
2.磁場(chǎng)共振方式
與磁場(chǎng)共振,從而傳輸功率的方式,適用于長(zhǎng)距離傳輸,作為EV的充電用途正在推進(jìn)開發(fā),其中如何提高效率成為了研究的重點(diǎn)。磁場(chǎng)共振,只在以同一頻率共振的無(wú)線充電線圈之間傳輸,所以其他裝置無(wú)法接收。
如圖4-2所示,磁場(chǎng)共振在充電器和設(shè)備之間的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中傳輸電能,線圈和
電容器
則在充電器與設(shè)備之間形成共振。利用磁共振
耦合
收發(fā)端的磁場(chǎng)同頻共振來(lái)隔空轉(zhuǎn)移能量,當(dāng)我們用一個(gè)
射頻
能量來(lái)激勵(lì)發(fā)射端時(shí),會(huì)在發(fā)射端周圍的空間產(chǎn)生一個(gè)功率場(chǎng),在這個(gè)場(chǎng)中的任意位置處任意時(shí)刻的磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間呈正交關(guān)系,并且在相位上相差1/2π,而且磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于電場(chǎng)強(qiáng)度,這個(gè)空間電磁場(chǎng)它可以儲(chǔ)存能量,但合成的電磁波功率流密度為0,不會(huì)傳輸任何能量,也就是說(shuō)這個(gè)場(chǎng)不會(huì)向外輻射,也不會(huì)向內(nèi)損耗,當(dāng)我們將具有同樣諧振頻率的接收端放置于這個(gè)場(chǎng)內(nèi)時(shí),收發(fā)端之間就會(huì)產(chǎn)生同頻磁場(chǎng)諧振,能量從發(fā)射端以磁場(chǎng)的形式耦合到接收端,從而實(shí)現(xiàn)能量的空間轉(zhuǎn)移。
磁共振方式從物理原理上屬于非輻射式無(wú)線電能傳輸方式,因此在自由空間中的電磁輻射損耗很小,比如一個(gè)典型的50W左右的磁共振無(wú)線充電系統(tǒng),它的總的輻射能量不到500mW。
無(wú)線充電原理是電磁感應(yīng)。無(wú)線充電是一項(xiàng)新興的充電技術(shù),其基本原理是通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量傳輸。在無(wú)線充電中,存在一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器。發(fā)射器通過(guò)電流來(lái)生成一個(gè)交變磁場(chǎng),而接收器則通過(guò)電磁感應(yīng)原理在接收到該磁場(chǎng)的同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電能。
在無(wú)線充電中,發(fā)射器一般會(huì)使用一組由電流激發(fā)的線圈。當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí),將會(huì)形成一個(gè)交變磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的特點(diǎn)是它會(huì)在空間中不斷地變化。接收器也包含一組線圈,這些線圈安裝在需要充電的設(shè)備中。當(dāng)接收器的線圈處于發(fā)射器磁場(chǎng)的范圍內(nèi)時(shí),它會(huì)感應(yīng)到該磁場(chǎng)并將其轉(zhuǎn)化為電能。接收器中的電能會(huì)被用來(lái)為設(shè)備充電或供電。
為了實(shí)現(xiàn)高效的無(wú)線充電,發(fā)射器和接收器之間需要保持一定的距離并采用一定的對(duì)準(zhǔn)方式。一般來(lái)說(shuō),發(fā)射器和接收器之間的距離是有限的,通常為數(shù)厘米到數(shù)米不等。此外,發(fā)射器和接收器之間需要進(jìn)行精確的對(duì)準(zhǔn),以確保磁場(chǎng)能夠有效地傳輸能量。
無(wú)線充電功能的開啟方式因設(shè)備的不同而有所區(qū)別。大多數(shù)現(xiàn)代智能手機(jī)和其他電子設(shè)備都具備無(wú)線充電功能,只需在設(shè)備設(shè)置中找到相關(guān)選項(xiàng)并進(jìn)行開啟即可。具體的步驟可能因設(shè)備品牌和型號(hào)而有所不同,但通常是在設(shè)備設(shè)置或電源管理選項(xiàng)中找到“無(wú)線充電”或“Qi充電”等類似選項(xiàng),并將其開啟。有些設(shè)備可能需要通過(guò)外部配件或附件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電功能,此時(shí)需要將配件或附件正確連接到設(shè)備上,并按照配件或附件的說(shuō)明進(jìn)行操作。
無(wú)線充電技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得設(shè)備在充電時(shí)不再需要使用傳統(tǒng)的有線充電器。這一技術(shù)帶來(lái)了許多便利,特別是在無(wú)線充電設(shè)備日益普及的情況下。無(wú)線充電不僅可以應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備,還可以應(yīng)用于電動(dòng)車輛、家庭電器和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。此外,無(wú)線充電技術(shù)也在為可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和科學(xué)研究等領(lǐng)域帶來(lái)新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。
總之,無(wú)線充電技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量傳輸?shù)囊环N新興充電方式。通過(guò)發(fā)射器和接收器之間的電磁耦合,無(wú)線充電技術(shù)可以有效地傳輸電能并為設(shè)備提供充電或供電。而要開啟無(wú)線充電功能,只需要在設(shè)備設(shè)置中找到相關(guān)選項(xiàng)并進(jìn)行開啟即可。無(wú)線充電技術(shù)的廣泛應(yīng)用將為用戶帶來(lái)更加便利的充電體驗(yàn)。
無(wú)線充電器的充電原理如下:
1. 發(fā)射端(無(wú)線充電器):無(wú)線充電器中有一個(gè)發(fā)射線圈,通常稱為發(fā)射螺線。當(dāng)接通電源后,無(wú)線充電器會(huì)通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈,產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
2. 接收端(設(shè)備):設(shè)備中也有一個(gè)接收線圈,通常稱為接收螺線圈。當(dāng)設(shè)備與無(wú)線充電器靠近并對(duì)齊時(shí),接收螺線圈會(huì)感應(yīng)到發(fā)射螺線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
3. 電磁感應(yīng):根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)兩個(gè)線圈之間存在變化的磁場(chǎng)時(shí),即發(fā)射螺線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與接收螺線圈相交,會(huì)在接收螺線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
4. 能量傳輸:通過(guò)感應(yīng)電流,設(shè)備中的接收螺線圈可以將電能轉(zhuǎn)換為直流電,并供給設(shè)備進(jìn)行充電,充滿設(shè)備中的電池或用于直接供電。
無(wú)線充電器的效果和距離取決于發(fā)射螺線圈與接收螺線圈之間的距離、相對(duì)位置和線圈設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中,通常會(huì)設(shè)計(jì)并使用特定的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn),如Qi標(biāo)準(zhǔn),以保證充電器和設(shè)備之間的兼容性和效率。
無(wú)線充電的形式有哪些
無(wú)線充電技術(shù)可以采用多種形式實(shí)現(xiàn),以下是幾種常見的無(wú)線充電形式:
1. 電磁感應(yīng)充電:這是最常見的無(wú)線充電形式,基于電磁感應(yīng)原理。通過(guò)發(fā)射端的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng),接收端的線圈感應(yīng)到磁場(chǎng)并轉(zhuǎn)換為電能。
2. 非接觸式充電:這種形式通常使用感應(yīng)耦合技術(shù),將發(fā)射端和接收端之間通過(guò)電磁場(chǎng)耦合而無(wú)需實(shí)際物理接觸。典型的應(yīng)用是使用共振耦合技術(shù)的無(wú)線充電器,可以實(shí)現(xiàn)一定距離內(nèi)的高效能量傳輸。
3. 射頻充電:這種形式利用射頻信號(hào)傳輸能量,類似無(wú)線電波,可以通過(guò)空氣或其他介質(zhì)傳輸能量。射頻充電技術(shù)通常用于較大范圍的設(shè)備充電,如無(wú)線電頻率識(shí)別(RFID)設(shè)備。
4. 磁共振充電:磁共振充電通過(guò)使用共振磁場(chǎng)相應(yīng)的耦合器件,將電能以磁場(chǎng)的形式進(jìn)行傳輸。這種方法可以實(shí)現(xiàn)較高的能量傳輸效率和一定的充電距離。
需要注意的是,不同的無(wú)線充電形式具有不同的特點(diǎn)和適用范圍。在實(shí)際應(yīng)用中,多種形式的無(wú)線充電技術(shù)可能會(huì)結(jié)合使用,以滿足不同設(shè)備和場(chǎng)景的需求。
無(wú)線充電用的是什么技術(shù)
無(wú)線充電使用的主要技術(shù)是電磁感應(yīng)和電磁共振。這些技術(shù)利用了電磁場(chǎng)的相互作用來(lái)傳輸能量。
電磁感應(yīng)充電是最常見和廣泛應(yīng)用的無(wú)線充電技術(shù)。它基于法拉第電磁感應(yīng)定律,通過(guò)發(fā)射端的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng),接收端的線圈感應(yīng)到磁場(chǎng)并轉(zhuǎn)換為電能。這個(gè)過(guò)程類似于傳統(tǒng)的變壓器工作原理,其中發(fā)射端的線圈充當(dāng)變壓器的一側(cè),而接收端的線圈則充當(dāng)另一側(cè)。
電磁共振充電是一種進(jìn)一步發(fā)展的無(wú)線充電技術(shù)。它通過(guò)共振磁場(chǎng)的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸。發(fā)射端和接收端都包含共振器件,通過(guò)調(diào)整它們的頻率以使其共振,有效地傳輸能量。相較于電磁感應(yīng)充電,磁共振充電可以實(shí)現(xiàn)較大的充電距離,并對(duì)位置和方向的對(duì)齊要求較寬松。
此外,還有其他無(wú)線充電技術(shù),如射頻充電、微波充電和激光充電等。這些技術(shù)各有特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,但在實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)較少見。目前,電磁感應(yīng)和電磁共振是最為常見的無(wú)線充電技術(shù)。