Возможно ли иметь устройство с металлическим корпусом и беспроводной зарядкой?

Недавно я столкнулся с такой идеей: производитель мобильных устройств не заинтересован в том, чтобы включать беспроводную зарядку в свои устройства, потому что это запрещает ему использовать металлические корпуса в будущем (не исключая беспроводную зарядку из будущих устройств, конечно). Звучит разумно, но...

Беспроводная зарядка использует ту же технику, что и трансформатор, а трансформатор включает в себя сердечник. Возможно, таким сердечником мог выступать металлический корпус.

Действительно ли беспроводная зарядка невозможна для устройства в металлическом корпусе, например, мобильного телефона? Возможно ли оставить маленькое окошко постоянно закрытым пластиком и использовать его для беспроводной зарядки?

На самом деле их гораздо больше интересует беспроводная зарядка, чем металлические корпуса!
@stevenvh: Как бы то ни было, давайте притворимся, что металлические корпуса являются главным приоритетом.

Ответы (1)

Беспроводная зарядка в настоящее время чаще всего осуществляется с использованием магнитного поля (также известного как «ближнее поле» или индуктивная передача энергии), и я предполагаю, что вы имеете в виду именно это.

Если вы можете предоставить окно без металла, вы можете заряжать через него. В металле, который пересекает поле, будет индуцироваться поток, и будут потери на вихревые токи. С окном и соответствующим уходом вы можете минимизировать напряженность поля на металлических краях и снизить потери.

Вы можете индуктивно передавать энергию через металл - вы будете нести потери на вихревые токи, величина которых будет зависеть от удельного сопротивления металла и его толщины. Очень тонкие металлы и металлы с более низкой проводимостью / более высоким удельным сопротивлением будут нести меньшие потери.

Передающие и приемные катушки почти всегда находятся в резонансе, а уровни напряжения в предполагаемых цепях намного выше, чем в паразитных.

Несмотря на различные претензии и патенты, эта система далеко не нова. Если не обращать внимания на Теслу и сто с лишним лет трансформаторов - я видел, как IPT продемонстрировали на уровне мощности в сотни ватт в 1972 или 1973 году - чуть менее 40 лет назад. Профессор Дон Отто из Оклендского университета «давным-давно» имел ряд связанных патентов, и многие современные претензии на оригинальность кажутся надуманными или ложными.

Будет ли справедливо сказать, что зарядка через цельнометаллический корпус будет менее эффективной, но все же практичной?
Не очень практично, увы. Обычный металлический корпус будет производить огромные потери - как уже отмечалось, это связано с потерями на вихревые токи, которые вызваны индукцией циркулирующих токов. Металлический корпус действует как короткозамкнутый виток. Нормальная толщина металла будет иметь низкое сопротивление, поэтому высокие токи и более высокие потери. Потери равны I^2R, поэтому для заданного индуцированного напряжения потери будут уменьшаться по мере уменьшения R, НО I будет увеличиваться с уменьшением R, а потери I^2 будут увеличиваться, поэтому общие потери увеличиваются линейно с более низким R. Более толстый металл снижает R. Al и Cu хуже чем сталь.
Хорошо, но почему массивный стальной сердечник делает трансформатор более эффективным, а металлический корпус снижает эффективность системы зарядки?
В трансформаторе линии поля проходят с сердечником; в корпусе они будут перпендикулярны ему. Сердечник трансформатора обычно имеет небольшой зазор для предотвращения прохождения вихревых токов по кругу или, в качестве альтернативы, может быть изготовлен из порошкового железа, подвешенного в электроизоляционном связующем. Ответ заключается в том, что и геометрия ситуации, и свойства материала различны.
Трансформатор использует поле в сердечнике как средство связи двух катушек индуктивности. Но обратите внимание на использование пластин в сердечнике — они разделяют слои, чтобы ток не мог течь между ними. Как отмечает Крис, сердечники из порошкового железа делают то же самое, но в большей степени за счет дальнейшего сокращения доступных путей тока. [Воздушный зазор трансформатора используется для уменьшения потока в сердечнике, чтобы предотвратить насыщение. Влияние на потери не является основной причиной его наличия.]
Я полагаю, что Рассел говорит, что идея поместить пластиковое окно в металлический корпус может сработать, если вы проследите за всеми деталями. Другая идея заключалась бы в том, чтобы сделать в металлическом корпусе прорези, нарушающие первичный путь вихревых токов. Но пластиковое окно может быть более практичным.
@mkeith Да. Это то, что я имел в виду в начале, и / но я считаю, что часть моего ответа после этого лучше, чем комментарий, который я впоследствии сделал Крису. Я сказал: "... Вы можете индуктивно передавать мощность через металл - вы будете нести потери на вихревые токи, величина которых будет зависеть от удельного сопротивления металла и его толщины. Очень тонкие металлы и металлы с более низкой проводимостью / более высоким удельным сопротивлением будут нести меньшие потери. ...". -> Я не знаю, почему я фактически опроверг это в своем комментарии. ЕСЛИ металл корпуса сделать с низкими потерями на частоте...
... использование (удельное сопротивление, частота и толщина подобраны так, чтобы потери были низкими), тогда полезная мощность будет доступна за пределами металла (мой мозг говорит - пока он не спит, он может быть прав :-) ). | Современные индукционные нагреватели работают только с определенными материалами, поскольку максимальные разумные частоты, которые можно использовать, не будут давать адекватных потерь на вихревые токи, например, в медных основаниях кастрюль. Когда/если коммутационные устройства позволяют экономно использовать уровни мощности на более высоких частотах, это изменится (мне сказали). Я предполагаю, что микроволновый нагреватель кастрюли может работать, но также может «иметь проблемы» [tm] по другим причинам. ...
... | Давным-давно я читал о компании, которая установила нелегальную радиосвязь на УКВ, установив Яги ВНУТРИ "жестяной" (гофрированной) крыши с соответствующим интервалом. Предположительно, они стремились к текущему нулю на границе материала крыши - может потребоваться некоторое царапание головы и / или эксперимент, поскольку, вероятно, это очень близкое поле.
Самое интересное, что яги выбрались через металлическую крышу. Люди могут быть умными!
Возможно ли иметь устройство с металлическим корпусом и беспроводной зарядкой?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 18v