一种无线充电保温饭盒

一种无线充电保温饭盒

徐国峰,韩萌

淄博职业学院 智能制造学院，山东 淄博

摘要：本文利用无线充电的发展成果，应用到保温饭盒的设计中，使饭盒能长时间保持恒定的温度，达到保温的效果。

关键词：无线充电；保温饭盒；

一、无线充电技术的历史发展

无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式。大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。

二、无线充电技术的技术原理

物理学家早就知道，在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量，而不同频率物体之间的相互作用较弱，歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎，而不影响其他瓶子就是这个道理。这也好比我们荡秋千时，只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样。无线充电技术正是利用了这个原理。同样，无线充电技术也应用了电磁波感应原理，及相关的交流感应技术，在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术， 用户只需要将充电设备放在一个"平板"上即可进行充电，这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上，但是当时无法针对大容量锂离子电池进行有效充电。最初由英国一家公司发明了一种新型无线充电器，它看上去就像一块塑料鼠标垫，这个"鼠标垫"里装有密集的小型线圈阵列，因此可产生磁场，将能量传输给装有专用接收线圈的电子设备，从而进行充电。接收线圈由磁性合金绕以电线制成，大小和形状都与口香糖相似，所以可以很方便地贴在电子设备上。将手机等放在垫上就能充电，并能同时给多个设备充电。充电技术此前已经出现，但这项新发明更为方便实用。手机等设备只要贴上接收线圈，放置在"鼠标垫"上的任一位置都可充电，不像以前的一些技术那样需要精确定位。几个设备同时放在垫子上，可以同时进行充电。充电器产生的磁场很弱，能够给设备充电但不会影响附近的信用卡、录像带等利用磁性记录数据的物品。无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V直流电端直接为系统供电。

经过电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过2个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。

变化的磁场会产生变化的电场，变化的电场会产生变化的磁场，其大小均与它们的变化率有关系，而正弦函数的变化率是另外一个正弦函数，所以电磁波能够传播出去，而感应电压的产生与磁通量的变化相关，所以线圈内部变化的磁场产生感应电压，从而完成充电过程。

三、无线充电技术的主要特点

1.从理论来说，无线充电技术对人体安全无害处，无线充电使用的共振原理是磁场共振，只在以同一频率共振的线圈之间传输，而其他装置无法接受波段，另外，无线充电技术使用的磁场本身就是对人体无害的。但无线充电技术毕竟是新型的充电技术，以迈源科技的无线充电器来说，很多人都会担忧无线充电技术会像当初Wi-Fi和手机天线杆刚出现一样，其实技术本身是无害的。

2.无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的电场和磁场中传输电能，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。

3.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。

4.转化率一直是很多人担心的问题，麻省理工学院通过研究表明，无线充电技术的损耗比起有线充电技术来说更低。无线充电转化率比起有线要高几个百分点。高转化，也是无线充电器得以在全球进行应用的关键因素。但无线充电技术也受到距离的限制，未来发展，必然需要解决远距离传送对于波段和磁场范围的精准定位问题。

5.核心芯片是无线充电技术在产品应用的难点之一。精准辐射范围控制，磁场频率大小，其它控制等都是由芯片实现。

四、无线充电保温饭盒的设计

1.把保温饭盒做成外壳和内胆两层，中间用两个隔热圈在上下两个位置固定连接。

2.在外壳和内胆之间放一个微型温控器、发热装置和无线充电的接受装置。微型温控器和发热装置只连接内胆壁上，设定好参数。当发热装置工作到温控器设定的参数时，温控器会自动断开与发热装置的连接；当保温饭盒里的温度低于温控器设定的参数时，温控器会自动连接发热装置，发热装置开始工作。这样，无线充电保温饭盒的设计完成了。

3.这种设计的保温饭盒，没有真空层。传统保温饭盒都有真空层，利用真空层隔绝温度的传导，达到保温的效果。如果不小心磕碰了保温饭盒或者是失手把保温饭盒摔倒地上，就会容易造成保温饭盒的真空层进入空气，保温饭盒的内胆温度就会通过真空层的空气传导出来，饭盒就不保温了。

这种设计的保温饭盒没有真空层，再遇到不小心磕碰了保温饭盒或者是失手把保温饭盒摔倒地上这样的情况，也不会出现保温饭盒不保温的情况，这种新型的保温饭盒相对与传统的保温饭盒有坚固耐用，不怕磕碰的优势，使用寿命长，成本低。

参考文献：

[1]宋显锦、韩如成、宋晓鹏，无线电能传输的发展历史与应用现状，山西财经大学学报：高等教育版，2018;

[2]祝佳芳，浅析无线充电技术的发展历史与最新趋势，企业技术开发2020;

[3]张益铭，无线充电技术标准浅析，数字技术与应用，2020。

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