标题：无线充电技术
概述
麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。
共振原理
麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。科学家早在19世纪就发现了电磁转换现象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波，实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射，能量大量散失，因此“无线输电”的研究始终进展不大。19世纪的物理学家和工程师尼古拉·特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学院的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住宅周围的电力设施不好。
  无线充电技术给两个手机无线充电[1]研究组成员，助理教授马林·索亚克教授和他的科研组正在改进这个设备。“这是一项还未得到发展的系统，它证明能量转换行得通。但是你不会愿意利用它给你的膝上型电脑供电。我们的目标是缩小这个设备的体积、扩大感应器间的距离和提高电力转换功效。”他与同事安德烈·库尔斯、阿里特迪兹·卡拉里斯、罗伯特·莫埃特、约翰·加侬珀洛斯和彼得·索利科合作，进行了这项研究。
  无线充电技术给汽车无线充电这个系统利用了共振(当一个物体与另一个物体的固有频率一样时，就会产生震动)原理。当两个物体的振动频率相同时，它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。索亚克教授解释说：“如果房间内放了许多相同的杯子，你向瓶中倒入不同度数的葡萄酒，这时这些杯子就会产生不同的振幅。”例如，如果用勺子敲击，每个杯子都会发出不同的声音。“如果我进入房间，开始用非常高的声音歌唱，当我的声音与其中一个杯子的频率相同时，它就有可能爆炸。”
据英国广播公司2007年6月19日报道，这个无线电力传输不像电力设备，它可以避免被鼠巢破坏，减少很多麻烦，因为它并不需要电线连接。研究人员在《科学》杂志上对这种设备作了详细介绍。在实验测试中，这个设备让距离它2米(7英尺)的一盏80瓦电灯泡发出光亮。该装置被称作WiTricity，研究人员根据物理学原理研发了它，这种设备还适合为膝上型电脑等装置提供电源。WiTricity利用的是低频电磁波共振，而不是利用声学共振。在实验中，两个感应器都以10兆赫的频率震动，产生共振，让能量在两者之间传递。伦敦帝国学院的约翰·本德莱教授解释说：“随着每一次共振，感应器中会有更多的电压产生。”经过产生多次共振，感应器表面就会集聚足够的能量，让灯泡发出光亮。这个能量的集聚也是为什么一位歌手用与杯子相同频率的声音歌唱时，杯子不会立刻破裂的原因。本德莱教授说：“酒杯不断集聚能量，直到能将自己打碎。”
据本德莱教授说，利用波长为30米(100英尺)的低频电磁波具有安全优势。他说：“通常用千兆赫兹(更短的波长)的手机时，会有电场和磁场辐射同时产生。”这个过程就是我们所知的“远声场”的一个典型特征，这种场是从振幅超过一个波长的设备里产生的，如果振幅小于一个波长，产生的将主要是磁场。约翰说：“身体对电场的反应很强烈，这也是为什么你能利用 微波炉烹制鸡肉的原因。但是磁场不会对人体产生影响。根据身体对能量的吸收，它对磁场的反应几乎为零。”因此，这项设备不能给人类带来任何明显的健康风险。
转换装置
工作原理  无线充电技术原理图[2]利用物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。
1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。
2.天线以10兆赫的波长振动，产生电磁波。
3.天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。
4.同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中。
5.没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。主要特点1、从理论上说，这一系统对处在充电场的人完全无害，因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传输。但对于这种无线充电技术，很多人可能产生担忧，就像当初对Wi-Fi和手机天线杆一样。 
2、富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。[3]
3、富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。市场需求1、随着iPhone、iPad等对电量充满“饥渴”的设备迅速兴起，研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。富士通在一份声明中说：“这项技术将为手机集合紧凑型无线充电功能以及同时为多个便携式设备充电铺平道路。对多个设备充电时，设备相对于充电器的位置没有任何限制。” 
2、当前的很多无线充电系统依靠线圈之间的电磁感应，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，同时也会消耗大量电量。富士通的充电系统立基于磁共振，电量可以在以同样频率发生共振的线圈之间进行无线传输。测试应用1、测试结果显示无线传输距离大约在15厘米左右，但富士通表示无线传输距离最终可实现几米远。
2、需要指出的是，距离设备越远，传输中损耗的电量越多。
3、富士通的系统与美国Witricity公司研发的技术类似，后者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。
有关《无线充电》技术应用的社会实际效益
当今，世界各国都在争先恐后的研制《无线充电技术》。随着自然资源的不断匮乏和日益加重的环境保护问题，以电能来替代其它能源的运输工具已逐渐的发展开来，电动汽车以及电动自行车已普遍的深入到了人们的生活当中。作为电动汽车快速充电设备的技术难题还有很多，其中之一就是如何利用《无线充电技术》来实现电动汽车日益增长的需要。《无线充电技术》还不很完善，问题的关键点就是能源损失太大和磁电感应转换的效率较低。另外，还有大功率《无线充电技术》的远距离传输和电磁对环境的辐射影响等因素还没有得到充分的解决。 电动汽车实现《无线充电技术》的优点是替代了原始的电网直插式链接的诸多弊端，还有电能补充的时间长、车位占地面积大以及人工操作繁琐等不利因素。但随之而带来的电能转换效率低以及能源的浪费和电磁辐射对人类及环境的影响等诸多不利因素。以往，人们对电动汽车的充电是采用电网降压的交直流转换方式来获得电动汽车的电能补给。对于以往的这种充电技术来讲只是一次性电网的电能转换，而且一次性电磁感应的电能损失小，因为变压器初次级的电能频率与电网是一致的（50赫兹），所以不存在中频以上电磁辐射对环境产生的影响。但其缺点是在充电时必须提前安装好接电装置和需要加长电源引线以及存在某些不安全性等繁琐操作因素。随着电动力汽车技术的不断完善和市场的保有量逐步的增加，也是为了方便电动汽车的能源补给，人们开始尝试着研究如何利用《无线充电技术》对电动汽车进行充电，以解决电动汽车在有线充电过程中的诸多不利环节。 
《有线充电技术》与《无线充电技术》各有各的优缺点。 
《有线充电技术》的优点: 
1，能源转换一次性获得，电能损失小，节能环保。 
2，交直流转换一次性，不存在中高频电磁辐射。 
3，设备技术含量低，经济投入不大，维修方便。 
4，电功率的调节范围较宽，适合多种不同电压和电流等级的蓄电瓶储能补给。 
《有线充电》的缺点： 
1，设备的移动搬运和电源的引线过长，主要是人工操作繁琐。 
2，设备以及在对电动汽车充电时其公共占地面积过大， 
3，在人工操作过程中，极易出现设备的过度磨损以及不安全性等因素。 
《无线充电技术》的优点： 
1，利用无线磁电感应充电的设备可做到隐形，设备磨损率低，应用范围广，公共充电区域面积相对的减小，但减小的占地面积份额不会太大。 
2，技术含量高，操作方便，可实施相对来说的远距离无线电能的转换，但大功率无线充电的传输距离只限制在5米以内，不会太远。 
3，操作方便。 
《无线充电技术》的缺点： 
1，虽然设备技术含量高，但设备的经济成本投入较高，维修费用大。 
2，因实现远距离大功率无线磁电转换，所以设备的耗能较高。无线传输的距离越远，无用功的耗损也就会越大。 
3，《无线充电技术》设备本身实现的是二次能源转换，也就是将网电降压（或直接）变为直流电后在进行一次较高频率的开关控制交流变换输出。由于大功率的交直交电流转换是进行电能的二次性无线传输原因，所以电磁的空间磁损率太大。 
4，因为采取无线传输，磁能的无用功耗损会随着《无线充电设备》的功率增高而上升。 
5，无线充电设备的电磁辐射会对生物造成很多不利的因素。 
如今，《无线充电技术》在小功率的范围内还是可以显示出它的优越性的。比如小型直流用电设备中的通讯仪器仪表、民用无线通讯手机、微型计算机、小型便携式家用电器等。但实施大功率的无线传输来说，就比较困难了。根据磁能无线传输理论来说，传输的距离越远，磁能的消耗就会越大，而在终端设备中所获得的电能量也就越小。从电动汽车所需的能量补充电功率来说不是很小，一般小型的家用电子设备的充电电流在0.5安培至2安培之间。而一部几十马力的电动汽车所需的电能补充电流大多在5安培至20安培左右。电动汽车的功率越大，所需补充电能的电流量也就越大。而且我们在制造《无线充电设备》时，其输出功率会大于500瓦特以上或甚至更高。如果多部机车的联动充电，那么所需的总电源功率输出就会直线上升。对市电的供电系统来说无疑是雪上加霜，从而带给整座城市的是电网改造和巨额的经济投入，真是得不偿失。 
另外，我们可计算一下经济账。按充电电压24伏特和15安培的电流对一部电动汽车进行充电，充电时间为10小时，其电能损耗只不过在3度左右，按市电当前的0.5角价格计算，给一部电动汽车充电的费用大约在一元五角钱左右。如果个人将电动车开到公共无线充电场合去充电的话，其费用不用说是很高的，我们这里所说的是自己使用一般的有线充电装置对电动车充电时所产生的费用。我们可对比一下，在同一台电动车充电的状态下，无线充电设备的功率肯定大于一般有线充电装置。因为《无线充电设备》的电损肯定大于有线充电设备的损耗，鉴于两种设备之间的经济投入和充电费用，所以人们往往还是喜欢采取低经济投入的有线充电设备来使用。依据电工学理论，我们知道，变压器的磁路越长，磁损会越大。不论是采取那一种电磁——磁电的远距离传输转换，都会损失大量的电能。而且电磁——磁电的转换次数越多，电能的损耗也会越大。而且电子器件的工作电流越大，器件的老化期也会越提前，这给我们对设备的维修和使用带来了很多的不便利因素。 
关于电动车充电站的设立，在我看来不碍采取两种方式进行对比。就其一次性的充电费用来说，客户们还是喜欢选择一般有线充电的充电方式。我说的前提是两种充电设备具有一样的技术指标，都可实施快速充电方式和同样的充电质量。此时，我们可通过对充电设备的电能耗损参数做个对比，看看哪种设备的经济价值和社会效益更高。因为我们这个社会是以市场经济核算下的区域部门单位，人人都要计算经济的投入与回报，所以每一项高科技产业的投入也必须考虑大众化的普遍认可和产业自身的经济杠杆问题。同时在化石能源还没有达到枯竭的现代社会，民用电动汽车的发展也不会太快，如果能够提高蓄电池的一次性充电使用周期才是解决问题的最好办法。较短的电池一次性充电使用周期是制约电动汽车发展的最大阻力，从汽车的功率和速度来看，燃料汽车还是存在较多的优越性。 
根据现代能源匮乏的实际情况，电动运输工具实现大功率《无线充电技术》的产业运作还为时过早。为什么会这样的说呢？虽然发展电动汽车可以节约能源和有利于环境的保护，但对供电系统的各方面量化要求也会更大；如增加电站的建设投资、输电网络的改造增容等原因。还有，因为电动汽车的社会保有量越大，所需的长期停车充电场所的占地面积也要随之扩大。实际上，采取大功率《无线充电技术》的社会经济投入费用普遍较高，而利用常规有线式充电方式既简便，一次性投资又小，而且对市电的量化需求又不大。还有就所占用的土地面积来说也相对的减少，这里所说的减少，是因为每个家庭都可以实施对电动汽车的能量补充，不会统一的集中到公共场所去充电。另外，每个家庭也不会购买价格较高的《无线充电设备》的，而且自己所担负的充电费用较公共场所要低得多。所以我们一定要宗合来考虑实施大功率《无线充电技术》的步子迈得是否不要太大，这仅仅是为了一时的方便，而导致了社会总体资源的大量消耗是否是得不偿失呢？
应用实例
  无线充电技术点亮两个灯泡[4]无线充电技术点亮两个灯泡[5]。
诺基亚 Lumia 920加入了基于Qi标准的无线充电技术，Nokia官方已经为该设备研发数种无线充电器，如音响
Palm PrePre是第一个使用无线充电技术的智能手机，可以使用[[电磁感应]]通过一个可选的无线
发展动向
尽管在手机、笔记本电脑、小家电等领域可以使用无线充电技术，但是市场份额最大的还是手机领域。无线充电
技术动向综上所述，可以概括为几点：
第一：简单的原理
高中物理学的电磁耦合原理，产业界也很熟悉，从RFID延伸出来的技术，也很容易接受。接收端就一片或者两片芯片（最终会单片方案），一端接充电线圈，一端接电池。很多公司开始推出系列芯片，会加快无线充电知识的传播和普及。
第二：麻烦的工艺
手机中多余的空间，尤其是智能手机，是很难腾出来放置一个大的充电线圈的。
如图所示：
  这个直径在40mm的圆形线圈，下面还要加一片厚度在0.8-2mm无机磁性材料（即使用微航有机磁性材料也要0.2mm厚度）手机厚度要增加，这个组件若放置在手机电路板上，也占据空间，挤兑其他元件。所以，所有做手机结构设计的工程师都头痛，这制约了或者说阻碍了无线充电产品的发展。成为拦路虎。有些公司推出0.53mm厚度的无线充电接收线圈（天线），有希望推动无线充电技术在手机中普及：
  第三：普及条件待形成
接收端天线线圈超薄、有韧性、性能好、价格便宜，达到这四点后，无线充电技术才会被手机商接受，否则只是
一场曲高和寡的技术游戏。
超薄：总体厚度在0.7mm内。粘贴在手机外壳内侧或者电池上。
韧性：抗冲击、跌落，这是手持终端通用要求，尤其是粘贴在手机外壳内侧上，经常有翘曲变形的外力作用之。
有赖新型磁性材料技术进步，传统的烧结磁性材料太硬和脆，待柔性的有机磁性材料普及。
性能：充电电流在500-600mA是硬指标。
价格：无线充电线圈加无线充电芯片超过10元，不是普及价格；芯片跌落到2元内，线圈组件在3元内是普及拐点。芯片价格贵，线圈加磁性组件价格也不便宜，市场还处于观望等待状态期。