PDF《WiTricity 借助磁共振实现灵活的无线充电》

例如,开车时,您可以直接 将手机放到靠近收集设备 的杯托上,不需要放在充 电垫上,"WiTricity 公司 联合创始人 Andre Kurs 解释道,"您可以同时为所有设备充电,包括对电 源要求各异的不同电子设备." 无线范围的扩展也非 常容易:每个共振中继器中 都包括另一套电路,线圈可 以放置在电源和接收器之 间,使能量可以"跳跃"到 更远的距离(见图 2). 即使电源和接收器之 间存在阻碍,比如人体和 混凝土墙,还是可以进行 高效的能量传输. ??模拟无线能量传输中 的电磁学 为了在设计中实现最高效率,Kurs?和他的 团队分析了相同共振频率线圈中的多个变量,比如线圈匝数、直径以及需要的能量输入.从早期开发阶段开始,他们就依赖于计算 机仿真来测试各个关键细节、验证设计以及 优化系统.Kurs?使用COMSOL?Multiphysics? 软件模型,分析了不同 线圈配置的电磁及传热 性能,因此能够快速验 证新设计. 不同的充电配置是将 这一技术部署在更多设备 上的一个障碍,举个例 子:汽车与智能手机就需 要使用不同的充电装置. "我们涉及的应用范围非 常广,原型机试样和测 试不仅耗时,而且花费 很高,在竞争如此激烈 的市场中,设计错误就 会让你落后很多,这是 我们无法承受的,"他说道,"我们可以在COMSOL 中快速低成本 地验证设计,这使我们 能够在开发真实设备之 前先对我们的设计概念 进行虚拟测试." 他为每个应用创建 了不同的仿真设定,包 括一些电磁相关组件, 例如线圈绕组、用于引 导电磁场的异形铁氧体 和金属表面、用于屏蔽 敏感电子设备的平板, 我们可以在 COMSOL 中快速低成本 地验证设计, 这使我们能够在开发真 实设备之前先行对概念进行虚拟测试. " ―ANDRE KURS, WITRICITY 公司联合创始人 图2: 左: 采集谐振器、 谐振中继器和电源谐振器. 中: WiTricity 设计用于消费电子应用的电源共振器. 右: 停在充电板上正在进行无线 充电的电动车. 2015年9月10 ??在极近的地方,保持 安全距离 因为这类设备通常就 在人体附近或与人体有接 触,电子设备制造商必须 保证产品发射的电磁场符 合相关安全规范.WiTricity 无线传输需要的电磁场通 常较弱,但对于每个新应 用,他们都必须首先检查 离出的影响,比如功率耗 散和传热,"Kurs?评论 道,"COMSOL 的灵活性 对我们的帮助特别大;

我 们围绕它开发出了一系列 的仿真 App,这样不论我 们的工程师是否会使用COMSOL,也不论他们是 否理解整个模型,都可以 快速测试及验证设计. 图3: 用于消费电子应用的电源共振器仿真结果, 显示了磁场水平 (上) 和功率损耗 (下) . 图4: COMSOL 仿真显示了 充电手机上方人手中的比吸收 率(SAR).SAR 测量了吸收 并转化为热的电磁能.结果单 位根据 FCC 规定设为 dB (0 代表 FCC 规定的极限值). 它的合规性. 为了保证磁场水平 以及它所带来的体温变化 符合相关规定,团队又运 行了几个 COMSOL 仿真 来研究靠近设备的不同人 体组织.他们的模型计算 了基于充电系统工作频率 的电场,确认结果与 FCC 安全指导一致(见图4). ??对快速增长的无线 充电行业的再思考 WiTr icit y? 基于磁共振的设计相对其他无 线充电技术是一项重大进步,他们通过易于 消费者使用的产品实现了可靠的无线能量传 输.这需要感谢他们在? COMSOL?Multiphysics 中进行的仿真工作,WiTricity?团队能够在开 发昂贵的原型机之前,先行优化设计以实现更 高的效率和更远的充电 距离. WiTricity 公司不仅是 带来重大变革的无线能量 传输技术的领跑者,还是 无线电力联盟(A4WP) 的董事成员,这是一个致 力于开发"全球无线生态 系统"及打造无线充电标 准的组织.Intel 是联盟 的另一名董事成员,已获 授权使用 WiTricity 的技术 来开发一款新型的无线桌 面系统.A4WP 是一个汇集了 各行业顶尖公司的创新组织, 用全新的方式来思考无线能 量:他们正构想这样一种未 来,我们将能通过日常生活中 常见的各种表面,比如书桌、 杯托、甚至厨房台面对我们现 在极度依赖的各种电子设备 充电. Andre Kurs, WiTricity 公司 联合创始人 2015年9月 无线充电