50W的無線充電屋，坐在房間的任意位置都能隔空充電！

 

現在的無線手機充電雖然不錯，但是充電時還是只能乖乖的放在充電板上充電。那無線充電有沒有可能像無處不在的WIFI一樣隨時為我們的手機充電呢？ 

東京大學和密西根大學的研究人員發明了這樣一間無線充電室，可以提供50W的傳輸功率，成功為屋內的手機、枱燈和小風扇充電。

▲ 注意檯燈的插頭就在地上，電風扇沒有連接任何線路，手機上的那根線是連接收器用的。  ▲ 研究成果發表在Nature Electronics

50W傳輸功率的無線充電室

實現無線充電的方法有3種：電磁感應式、磁場共振和無線電波式。 

這次研究採用的是磁場共振原理：發送和接收裝置在一個特定的頻率上共振，就可以交換彼此的能量。 

▲ 該房間規模為3mx3mx2m，首先在外面配備一個輸出頻率為1.34MHz的射頻電源，然後透過驅動線圈（drive coil）將電磁波輸送到房間內。  ▲ 過房間牆壁上的導電表面和導電極來產生共振磁場，最後再用一個小線圈組成的接收設備就可以為手機等設備充電了。  ▲ 該系統的關鍵之一就是建立了一個共振結構產生共振磁場：這是透過放置在壁腔中的整合電容器來搞定的，它可同時將電場捕獲在電容器內部。而電磁在方形的房間內傳播會形成死角，此外線圈接收器也需要與磁場對齊來接受能量，所以系統的另一個關鍵是如何讓房間的每一個角落都布滿磁場。 

作者將接受方式比喻成用網抓蝴蝶，成功的關鍵是讓房間內有盡可能多的蝴蝶並且蝴蝶飛的方向也盡可能多。 

因此，該系統最終產生了兩個獨立的3D磁場：一個圍繞房間的中心轉，另一個在各個角來回轉，這樣就能確保設備在房間的任意位置都可以充電。 

當然，方形的房間四個角還是會照顧不到，所以東京大學正在建設的這個專門的無線充電室為一個鋁制的八邊形（高2m，直徑3mi）： 

這樣就全方位無死角了。 

這是該充電室和市面上的無線充電設備第一個區別：可以任意位置充。 

而小米雖然今年提出了一個真正的無線充電樁（原型階段），可以真正做到數公尺遠都能給手機充電。 

但它也有一個問題：功率還不夠大，只有5W，但目前常見無線手機充電設備像iPhone 12最高也到15W。 

所以這個無線充電室的另一個優勢就是它提供的至少50W的功率。 在安全性的部分，這個充電室完全符合FCC規定。 

最後，除了給手機等設備充電，該技術還能運用到可植入醫療設備、家中或工業環境中的移動機器人等。 

隨著技術的進一步改進，這種無線充電室提供的功率還會更高。 

• 論文地址：Room-scale magnetoquasistatic wireless power transfer using a cavity-based multimode resonator 
• 資料來源：'Charging room' system powers lights, phones, laptops without wires