Инженеры-исследователи из Университета Аалто в Хельсинки (Финляндия) разработали новую технологию беспроводной зарядки, обеспечивающий высокую эффективность на более дальних расстояниях, оптимизировав способ взаимодействия передающих и принимающих энергию антенн друг с другом с использованием эффекта «подавления сопротивления» внешних излучений. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Беспроводная подзарядка электроэнергии на коротких расстояниях (например, с помощью индукционных площадок) использует ближние магнитные поля для передачи энергии с высокой эффективностью, но с увеличением расстояния эффективность процесса резко падает. Новое исследование ученых из Университета Аалто, опубликованное в авторитетном научном журнале Physical Review Applied, показывает, что столь же высокая эффективность зарядки может поддерживаться и на больших расстояниях – за счет подавления сопротивления излучения рамочных антенн, передающих и принимающих энергию.
Ранее в той же лаборатории Университета Аалто была создана всенаправленная система беспроводной зарядки, которая позволяла подзаряжать устройства в любом положении. Теперь финские инженеры-исследователи развили эту разработку, дополнив ее новой концепцией динамической беспроводной зарядки, которая дифференцированно рассматривает как ближние (без излучения), так и дальние (излучающие) расстояния и условия.
В частности, выводы исследователей показывают, что наиболее высокая эффективность передачи энергии (более 80%) может быть достигнута на расстояниях, примерно в пять раз превышающих размер антенны, в сочетании с использованием оптимальной частоты в диапазоне сотен мегагерц.
«Мы хотели сбалансировать эффективную передачу энергии с потерями при излучении, которые всегда происходят на больших расстояниях. Оказывается, когда токи в рамочных антеннах имеют равные амплитуды и противоположные фазы, мы можем компенсировать потери на излучение, тем самым повышая эффективность зарядки», – пояснил ведущий автор исследования Нам Ха-Ван, научный сотрудник Университета Аалто.
Финские исследователи создали математическую методику анализа любой беспроводной системы передачи энергии, что позволяет проводить более тщательную оценку эффективности передачи энергии как на ближних, так и на дальних дистанциях, чего раньше не делалось. Затем они экспериментально проверили, как работает зарядка между двумя рамочными антеннами, расположенными на значительном расстоянии относительно их размеров, и установили, что подавление излучения – это механизм, который помогает повысить эффективность передачи энергии.
«Все дело в том, чтобы определить оптимальную настройку для беспроводной передачи энергии, будь то близкая или дальняя. Благодаря нашей методике мы теперь можем увеличить расстояние передачи по сравнению с обычными системами беспроводной зарядки, сохраняя при этом высокую эффективность», – отметил Ха-Ван.
Беспроводная передача энергии важна не только для телефонов и гаджетов: для биомедицинских имплантатов с ограниченной емкостью батареи это тоже способно принести несомненную пользу. Исследование Ха-Вана и его коллег также дает лучшее теоретическое понимание беспроводной передачи энергии по сравнению с традиционным индуктивным подходом, что является значительным прогрессом в этой области.