En banbrytande teknikutveckling banar väg för att mobiltelefoner och andra elektroniska apparater kan laddas genom att bara förvaras i fickan. Detta innovativa system möjliggör trådlös laddning i tredimensionella (3D) utrymmen, som omfattar väggar, golv och luft.
Den 12 december tillkännagav professor Franklin Bien och hans forskargrupp vid institutionen för elektroteknik på UNIST att de skapat ett revolutionerande ERWPT-system (Electric Resonance-based Wireless Power Transfer ), vilket är en viktig milstolpe inom området. Denna moderna teknik gör det möjligt för enheter att laddas praktiskt taget var som helst i en 3D-miljö, vilket tar itu med de utmaningar som länge förknippats med traditionell magnetisk resonansbaserad trådlös kraftöverföring (MRWPT) och erbjuder en robust lösning som möjliggör effektiv kraftöverföring utan begränsningar av exakt enhetspositionering.
Artikeln är publicerad i tidskriften Advanced Science.
Även om MRWPT har varit ett banbrytande koncept inom trådlös energiöverföring har det stött på begränsningar på grund av magnetfältens inverkan på mottagarens placering. Avsaknaden av monopolmagnetiska egenskaper i MRWPT leder till en minskad känslighet i kraftöverföringseffektiviteten (PTE) när mottagarens position ändras, vilket försvårar den praktiska implementeringen av effektiva trådlösa kraftlösningar.
ERWPT utnyttjar däremot monopolegenskaperna hos elektriska laddningar, vilket ger en betydande fördel jämfört med magnetfältsbaserade metoder. Den nyutvecklade tekniken uppnådde en imponerande icke-strålande kraftöverföring på upp till 50 watt och en PTE på 46% över ett avstånd på 2 meter, samtidigt som effektiviteten bibehölls oberoende av variationer i mottagarens placering. Som jämförelse kan nämnas att forskare vid MIT år 2007 uppnådde en överföringseffektivitet på 40% på samma avstånd med hjälp av magnetisk resonans.
Professor Bien säger: ”Medan MIT:s forskning visade att det var möjligt att ladda på mellanavstånd med hjälp av en självresonansmetod, utgör vår teknik en verklig innovation som möjliggör laddning var som helst i ett tredimensionellt utrymme.” Han fortsatte: ”Denna utveckling kommer att ge trådlösa laddningslösningar för logistikrobotar och automationssystem i smarta fabriker.”
En viktig del i detta genombrott är transceiverns förbättrade fysiska struktur, med en öppen bifilär spolkonfiguration. Denna design optimerar den elektriska resonansen och underlättar effektiv kraftöverföring genom att göra det möjligt att placera enheter fritt inom det elektriska fältet utan att effektiviteten äventyras. Den här konfigurationen möjliggör också trådlös kraftöverföring över större avstånd.
ERWPT-systemet möjliggör dessutom samtidig laddning av flera elektroniska enheter, och experimentella resultat bekräftar att kraftöverföringen bibehåller en jämn effektivitet även när flera mottagare är placerade i ett gemensamt utrymme.
Forskargruppen betonade den akademiska betydelsen av sin studie, som ger ett nytt perspektiv på den elektromagnetiska kraftens natur som sträcker sig bortom rent tekniska prestationer.
Dr. Bonyoung Lee, försteförfattare från UNIST, konstaterade: ”ERWPT-systemet introducerar en ny energiöverföringsmetod som utnyttjar elektromagnetisk kraft och visar på ett nytt sätt att förstå elektromagnetiska fenomen.”
För mer information: Bonyoung Lee et al, Arrangement Free Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Electrical Resonances, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202407827
