無線充電解決方案 讓無線物聯(lián)更進一步 - 全文

　　美國的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商飛思卡爾（Freescale）宣布一個新的無線充電解決方案，使用戶距離無線物聯(lián)網(wǎng)未來又近了一步。星巴克也在硅谷和北京積極布局無線充電。這些將帶動磁性材料消費，而稀土（泛亞有色金屬交易所上市品種）是生產(chǎn)磁材的重要原料。

　　據(jù)國外媒體12月9日報道，美國的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商飛思卡爾（Freescale）宣布一個新的無線充電解決方案，該產(chǎn)品功率為15瓦，能提供手機充電解決方案三倍的電力，產(chǎn)品便于攜帶，并且可以布局到人們生活的方方面面，比如飛機上的座位、咖啡店與餐廳的桌子等。該產(chǎn)品預(yù)計在2015年年初上市銷售。該解決方案為針對穿戴設(shè)備、平板電腦、大屏幕智能手機和便攜式工業(yè)及醫(yī)療設(shè)備等各種大型移動設(shè)備的超快速無線充電鋪平了道路，這使用戶距離無線物聯(lián)網(wǎng)未來又近了一步。

飛思卡爾推出15瓦功率無線充電系統(tǒng)

　　2013年，星巴克率先在硅谷的兩家店中為用戶帶來了無線充電。用戶在喝咖啡的時候，只要將自己的手機放在預(yù)置好無線充電器的桌子上后，便可以為自己支持無線充電的手機進行充電。截止到2013年年中，星巴克、麥當(dāng)勞和 AT&T 等公司在美國大型機場、咖啡店、購物中心和體育場等地已經(jīng)部署超過了 1500 個充電點。在歐洲， PowerKiss 已經(jīng)在機場、酒店和咖啡店監(jiān)督安裝了 1000 多個充電點。而星巴克更是近日在舊金山灣區(qū)的 200 個店面設(shè)了無線充電站。在北京首都機場目前在 3 號航站樓 C 座及 D 座所有登機口附近均配備了無線充電樁，也將逐步普及到其他航站樓。

　　2015年，從第一代電感技術(shù)向第二代磁共振技術(shù)的發(fā)展將推動無線充電成為主流產(chǎn)品，咖啡館、機場、餐廳和電影院等場所的無線充電站將更加普及。隨著完善的生態(tài)系統(tǒng)逐漸建立，將進一步刺激消費者對無線充電的需求，并預(yù)計在明年將會有大量無線充電產(chǎn)品正式商用。

　　那么磁共振無線充電技術(shù)的工作原理是什么呢？據(jù)介紹，它是利用核磁感應(yīng)原理進行充電的設(shè)備，類似于變壓器，在發(fā)送和接收端各有一個線圈，發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生信號，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給用電設(shè)備。無線充電產(chǎn)品主要有三大關(guān)鍵組件，其中有控制電路板、感應(yīng)線圈、磁性材料。在此過程中，磁性材料發(fā)揮著重要的作用。據(jù)TDK無線充電產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)負責(zé)人介紹，磁性材料本身和工藝布局對于無線充電的效率有著非常重要的影響。我國最大的磁性材料之一的橫店東磁（002056）今年7月發(fā)布消息稱，公司生產(chǎn)的部分磁性材料會用于無線充電。隨著無線充電快速發(fā)展，將帶動磁性材料消費。

　　稀土（泛亞有色金屬交易所上市品種）是生產(chǎn)磁材的重要原料，以釹鐵硼永磁體為例，需要用到鐠、釹、鏑。鋱等材稀土材料。鏑目前在許多高技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用，主要產(chǎn)品有氧化鏑、鏑鐵合金、金屬鏑等。氧化鏑常被用作制取金屬鏑的原料、玻璃、釹鐵硼永磁體的添加劑;鏑鐵合金主要用作釹鐵硼永磁合金原料及冶煉添加劑，國內(nèi)生產(chǎn)的鏑鐵主要用于出口;金屬鏑主要用于稀土永磁材料、磁致伸縮材料、磁光存儲材料和發(fā)光材料。我國鏑儲量僅為6萬噸左右，消費每年都在持續(xù)增長，可供使用年限僅不到40年。10月31日，氧化鏑在泛亞有色金屬交易所交易平臺上市交易，一經(jīng)上市即受到投資者的熱捧，價格也呈現(xiàn)總體上揚態(tài)勢，同時對現(xiàn)貨市場氧化鏑價格也起到帶動作用。
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　　每次要幫手機、電腦，或者其他各種電器充電時，總是要接一條充電線，充電線一多，還常常接錯，實在非常麻煩。幸好，現(xiàn)在愈來愈多的電子產(chǎn)品，開始使用「無線充電」的技術(shù)了！只要優(yōu)雅的將手機放在一個小小的、像杯墊一樣的東西上面，不必接線就能輕松充電，這么厲害的科技背后有什么原理呢？讓我們一起來探究其中奧妙。

　　電與磁的交互作用

　　一般見到的無線充電，運用的是「電流磁效應(yīng)」和「電磁感應(yīng)」的塬理。1819 年，丹麥科學(xué)家厄斯特觀察到一段導(dǎo)線上如果通有電流，四周將會產(chǎn)生磁場，可以讓指北針偏轉(zhuǎn)。后人則進一步發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)線圍成環(huán)狀，甚至繞成線圈，產(chǎn)生的磁場將會更強、更集中，這稱為「電流磁效應(yīng)」。

　　至于電磁感應(yīng)，則是在 1831 年由法拉第發(fā)現(xiàn)的。讓一塊磁鐵或其他的磁場來源靠近一段沒有電流的線圈，線圈上就會產(chǎn)生「感應(yīng)電流」，稱為「電磁感應(yīng)」。值得注意的是，電磁感應(yīng)的成立要件是磁場要有「變化」，例如磁鐵愈來愈靠近 （愈來愈遠離其實也可以）。外加磁場若是一直保持不變，是不會有感應(yīng)電流的。

　　總而言之，電流磁效應(yīng)就是電流的流動在四周產(chǎn)生磁場，電磁感應(yīng)則是不斷變化的外加磁場使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。

　　利用電磁感應(yīng)來充電

　　這兩種物理現(xiàn)象同時運用，就可以進行無線充電。目前的無線充電設(shè)備，都包含一個「充電座」，里面其實正是線圈。將充電座接到家用插頭后，線圈周圍會因為電流磁效應(yīng)而產(chǎn)生磁場。要充電的電子產(chǎn)品，里面也都有一個線圈，當(dāng)它靠近充電座時，充電座的磁場將透過電磁感應(yīng)，在電子產(chǎn)品的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流導(dǎo)引到電池，就完成了充電座和電子產(chǎn)品間的無線充電。

　　你可能會問，磁場不是要改變才能有電磁感應(yīng)嗎？可是充電座與充電的對象距離卻始終保持不變，這樣為何會有電磁感應(yīng)呢？塬來，家用插座中流出的電是「交流電」，也就是說電流的方向不斷的交替變化，一會兒順著流，一會兒反著流。正因為如此，充電座線圈產(chǎn)生的磁場隨之不斷在變換方向，并非保持不變，符合電磁感應(yīng)的要件。

　　近來愈來愈多智慧型手機、平板電腦開始提供無線充電的功能，但是不幸的是，它們充電的時候，只要離充電座的距離稍遠一些，充電效率就會明顯下降。即便是最新的技術(shù)，充電距離也不能超過 5 公分，事實上，目前絕大部分可以無線充電的行動裝置，都是要完全平放在充電座上才能進行，和想像中隨走隨充的無線充電仍有點差別。

　　利用共振拉長充電距離

　　為了增加無線充電的距離與充電效率，科學(xué)家正在設(shè)法利用「磁共振」的塬理進行無線充電。在電路中加入一些電容、電感等特殊的元件，適當(dāng)連接后，會形成「諧振電路」。這就好像樂器行一定會有的調(diào)音工具──音叉一樣。輕敲音叉一次，它可以持續(xù)振動一段時間，同樣的，對諧振電路短暫通電，電路中也會產(chǎn)生維持一段時間的訊號。

　　音叉具有「共振」這種有趣的物理性質(zhì)。每支音叉都有自己的發(fā)聲頻率，當(dāng)一支音叉振動發(fā)聲時，若附近有另一支發(fā)聲頻率相同的音叉，即使它沒有直接受到敲擊，也會跟著振動。音叉的共振可以說達成了能量的傳遞。諧振電路也可以共振，兩個振動頻率相同的諧振電路放在一起，其中一個開始因為通電而振蕩時，另一個電路也會跟著振蕩起來，「自動」產(chǎn)生電流，電能就這樣被隔空傳送了。這樣的現(xiàn)象稱為「磁共振」，用來進行無線充電，可以讓充電距離達到數(shù)公尺，效率也有所提升。唯一的困難就是，要將兩個電路調(diào)整到一模一樣的頻率，并且維持一段時間，并不是容易的事。

　　除了磁共振之外，也有科學(xué)家嘗試借由雷射光的光能來充電，甚至是將電能透過和家用的 Wifi 網(wǎng)路相近的電波頻段來傳送。希望這些技術(shù)的突破，能讓我們未來在充電時更加方便！

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