东京大学开发出可剪裁的无线充电薄膜

新技术 2019年01月16日
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东京大学开发出了可按用户需求自由剪裁形状的无线充电薄膜,并在尺寸为400mm×400mm的柔性基板上实际制作了重量为82g的无线充电薄膜(图1)。该充电薄膜采用对人体影响较小的数百kHz至数MHz磁场和线圈之间最大输送5W左右的电力。

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“东京大学开发出可剪裁的无线充电薄膜

图1:可以裁切的无线充电薄膜

剪裁充电薄膜,将其张贴到家具和衣服上时,通常从薄膜的外侧开始。不过,以往的无线充电薄膜的线圈阵列很多都是以矩阵状布线,裁切后,纵横连接的线圈的一部分就会丧失功能。为了避免电源部分被切断,此次将电源配置在薄膜中央,利用H树形布线法从中央向外侧进行布线(图2)。采用这种布线后,即便裁切后电流也会流向线圈阵列。另外,在H树形布线中,电源到各线圈的布线长度相同,因此可抑制从电源到各线圈之间阻抗的变动,这是高频电路特有的现象。

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图2:(a)正方形线圈阵列的H树形布线,可以变为:(b)形状可变更为长方形、圆形、心形、星形等凸形图、(c)L形、T形、H形及+形等凹形图。不过,(d)无法变更成裁掉中心的连接器或者把与连接器连接的布线全部裁掉的形状。

通过尽量密集地配置线圈,使得需要充电的设备放在薄膜的任何位置都能供电。不过,线圈越紧密,线圈之间的磁干扰越强,反而会影响供电效率。因此,采用了使同时通电的线圈之间保持距离,进行分时供电的方法(图3)。通过将彼此不相邻的线圈阵列划分为同一组,并反复分组供电,可以避免相邻线圈之间的磁干扰。由此,通过结合H树形布线和分时供电法,实现了能在裁切后的薄膜上最大限度进行无线充电的系统。

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图3:(a)分时供电。为避免相邻的线圈同时通电,以最小分割数将线圈阵列分组,(b)反复分组供电。由此可以避免相邻线圈之间产生磁干扰。

利用上述提案方法,有望为家具(图4)、包和衣服(图5)及收纳盒(图6)等生活用品轻松赋予无线充电功能。今后将研究利用印刷电子技术统一印刷薄膜内的布线和元件的方法。

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图4:可无线充电的家具。

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图5:可无线充电的包和衣服。

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图6:可无线充电的收纳盒。

文 JST客观日本编辑部

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