Wie funktioniert ein kabelloses Ladegerät, ohne dass ein Magnetkern durch beide „Spulen“ geht?

Jedes Mal, wenn ich die Beschreibung eines drahtlosen Ladesystems höre, geht es so: „Erinnerst du dich an einen Transformator? Hier ist es dasselbe – eine Spule ist in der Basis und eine andere im Gerät und wenn du das Gerät auf die Basis stellst, wird der Transformator zusammengebaut und beginnt mit der Leistungsübertragung".

Ein Problem bei dieser Beschreibung ist, dass das System keinen Magnetkern enthält. AFAIK jeder Transformator hat einen Magnetkern in seinem Design. Ein Magnetkern ist ein riesiger Satz Stahlplatten, der durch beide Spulen geht, und dieser Plattensatz leitet tatsächlich Energie - der Wechselstrom in der Primärspule induziert ein elektromagnetisches Wechselfeld im Kern und dieses Feld induziert Strom in der Sekundärspule.

Es sieht also so aus, als ob der Kern eine Schlüsselkomponente ist und ein Transformator unmöglich ohne einen Kern funktionieren kann. Ich sehe jedoch keinen Magnetkern in einem drahtlosen Ladesystem.

Wie funktioniert es ohne Magnetkern?

Einige induktive Ladegeräte, insbesondere in elektrischen Zahnbürsten, haben einen Ferritkern als Teil des Ladegeräts.
@Ranieri: Okay, aber der Kern geht nicht durch die andere Spule in der Bürste, oder?
Ja, das tut es tatsächlich. Lassen Sie mich sehen, ob ich ein Bild ausgraben kann: braunelectrictoothbrush.org/images/page3/4.jpg Dieser kleine Plastikknopf beherbergt den Ferritkern. Es steckt in der Zahnbürste und fungiert sowohl als Transformatorkern als auch als Anker.

Antworten (4)

Ein Metallkern ist empfehlenswert, da er das Magnetfeld konzentriert. Dadurch wird die magnetische Kopplung zwischen den Spulen effektiver, aber Sie können dies auch ohne den Kern tun, insbesondere wenn beide Spulen eng gekoppelt sind (mechanisch nahe beieinander). Wenn Sie keinen Kern haben und die beiden Spulen in einiger Entfernung voneinander liegen, wird ein Teil des erzeugten Felds außerhalb der anderen Spule passieren.
(In einem Transformator „verkürzt“ das Außenmetall das Feld und erhöht es. Ohne dieses Außenmetall würde das Feld ein großes Volumen um den Kern herum ausfüllen.)

Der Wechselstrom in der Primärspule induziert ein elektromagnetisches Wechselfeld im Kern und dieses Feld induziert Strom in der Sekundärspule

Ja, aber "im Kern" ist nicht notwendig. Eine Spule erzeugt um sich herum ein Magnetfeld, unabhängig davon, ob dort ein Kern vorhanden ist oder nicht. Der Kern begrenzt nur das Magnetfeld, so dass weniger davon "leckt", was den Transformator effizienter macht.

Sie können die Übertragung auch effizienter machen, indem Sie einen Kondensator in Reihe mit beiden Spulen schalten, so dass sie auf der gleichen Frequenz schwingen: http://en.wikipedia.org/wiki/Resonant_inductive_coupling

Ein gutes Beispiel für elektromagnetische Induktion ohne Metallkern ist ein passiver RFID-Tag, der keine Batterie hat. Stattdessen bezieht es Strom aus dem Lesegerät, das elektromagnetische Wellen aussendet, die einen Strom in der Antenne des Tags induzieren. Der Abstand zwischen dem Tag und dem Lesegerät kann mehrere Zoll betragen. Offensichtlich kann in dieser Entfernung sehr wenig Leistung übertragen werden, aber es veranschaulicht das Prinzip.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für einen Transformator ist lediglich erforderlich, dass die Magnetfelder der beiden Spulen verknüpft werden. Eisenkerne machen dies bei Leistungs- und Audiofrequenzen effektiver, aber bei Funkfrequenzen (mehr als ein paar 100 kHz) werden Kerne tatsächlich zu einer Belastung.

Wie funktioniert ein kabelloses Ladegerät, ohne dass ein Magnetkern durch beide „Spulen“ geht?
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