該研究不斷嘗試尋找可以對環(huán)境產(chǎn)生積極影響的解決方案和技術(shù)，同時也可以節(jié)省投資和消費(fèi)。還有很多東西有待發(fā)現(xiàn)，尤其是在材料及其化學(xué)方面。在這篇文章中，我們將建議研究一種新型的優(yōu)良材料。它由鐵氧體和水泥作為粘合劑組成，這可以使無線充電成為可能，特別是對于電動汽車。

這種新材料被稱為 Magment。這個詞來源于“磁性”和“水泥”的組合。該研究旨在創(chuàng)造一種復(fù)合材料，具有高達(dá) 70 甚至更高的極高滲透率。最重要的是使用不需要任何壓制或高溫技術(shù)的工藝。這只是一個以非常傳統(tǒng)的方式混合混凝土的過程。程序很簡單：在將磁性顆粒與干水泥混合并進(jìn)行進(jìn)一步處理后，加入水，就像混凝土一樣。所需的密度是通過該化學(xué)反應(yīng)獲得的（圖 1）。另一個重點(diǎn)是這種材料的成本。事實(shí)上，它非常經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榇判灶w粒來自回收材料。此外，它非常堅(jiān)固，像任何其他水泥一樣，它的用途適用于不同的應(yīng)用。總結(jié)一下，主要特點(diǎn)如下：

• 高滲透性（高達(dá) 70）
• 無需壓制過程
• 非常堅(jiān)固耐用的最終結(jié)構(gòu)
• 適用于機(jī)械堅(jiān)固的電感元件
• 與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變稠
• 用振動支撐臺自壓實(shí)
• 非常低的收縮率 (~ 0.5%)
• 低孔隙率
• 吸水率<1%
• 硬化時間可編程
• 非常高的耐腐蝕性高光滑度
• 可以采用任何形狀和尺寸，即使是 3D 打印。

磁性材料

鐵氧體廢料用于制造這種材料。為此，可以從廢料中心和專業(yè)工廠以及相關(guān)回收處購買鐵氧體，如圖 2 所示。然后，在遵守一些技術(shù)規(guī)范的情況下進(jìn)行簡單的研磨，然后將所有材料與水泥混合。這整個過程帶來了一些優(yōu)勢，第一個是低成本。

此外，沒有痕量 CO ₂，這是混凝土的缺點(diǎn)之一。因此，碳的消耗量非常低，每噸混凝土約90公斤。鐵、錳和鋅來自鐵氧體、鈣和鋁，這些都是常見的元素。

應(yīng)用

一個有趣的應(yīng)用是創(chuàng)建電感組件。方法很簡單：將水泥倒入預(yù)先插入線圈的外殼中，使其具有主動且完全受保護(hù)的磁性結(jié)構(gòu)。基于此，現(xiàn)在可以借助名為 MAGMATH 的軟件計(jì)算磁、電和優(yōu)化部分。根據(jù)獲得的結(jié)果，可以用 Magment 替換傳統(tǒng)組件，同時獲得以下其他優(yōu)點(diǎn)：

• 熱導(dǎo)率大約高出三倍
• 它比聚氨酯或環(huán)氧樹脂大五倍。

任何對設(shè)計(jì)感興趣的人都可以使用 MAGMATH 軟件（圖 3）。只需輸入數(shù)據(jù)即可找到針對特定問題的最佳結(jié)果，它將提供所需的最終特征。

在圖 3 的示例中，我們可以看到作為電流函數(shù)的電感圖、尺寸結(jié)果、重量和損耗，以及最終價格。這是一個復(fù)雜的過程，大約需要一分鐘。可以提高性能，這意味著更少的損耗和更低的工作溫度。在處理結(jié)束時，通過按下按鈕，您可以訂購將在幾周內(nèi)交付的樣品。

可靠性

材料的可靠性如何？圖 4 中的示例顯示了對三相電感器的測試。該圖顯示藍(lán)色曲線（計(jì)算）和紅色曲線（測試）實(shí)際上是疊加的。這證實(shí)了系統(tǒng)的高可靠性。實(shí)驗(yàn)和測試是可重復(fù)的，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以提供一種不同類型的產(chǎn)品，在成本方面進(jìn)行了優(yōu)化，而且從物流的角度來看，它也是一種非常有效的產(chǎn)品。

無線充電

最令人興奮的應(yīng)用是無線充電。它可以被看作是一個非短期的未來應(yīng)用程序，在實(shí)際實(shí)施之前可能需要一些時間。例如，為了實(shí)現(xiàn)公交車電池的無線充電，在車站（見圖 5），傳輸側(cè)需要一個線圈來將磁場反射到正確的方向。主要問題在于材料的滲透性。在這種情況下，如果大量電流流過線圈，則不會像鐵氧體那樣獲得飽和效應(yīng)。此外，由于采用了專利技術(shù)，線圈可以容納在內(nèi)部，因此這些設(shè)備很容易復(fù)制。

對于這個項(xiàng)目，今天的挑戰(zhàn)始終表現(xiàn)為：

• 高成本
• 構(gòu)成盤子的瓷磚太多
• 易碎的陶瓷材料
• 負(fù)載能力不足。

相反，新材料允許以下解決方案：

• 低成本
• 可使用標(biāo)準(zhǔn)道路設(shè)備
• 像任何其他水泥一樣堅(jiān)固
• 完美融入街頭。

未來

有一些障礙需要克服，以確保可以進(jìn)行無線電力傳輸以向下游再現(xiàn)信號的所有原始屬性。將有一個持久的實(shí)施，基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命更長，并且由于需要更少的電池而降低了車輛的成本。有必要進(jìn)行良好的工業(yè)化過程，如圖 6 中的圖表所示。

產(chǎn)品

使用 Magment，可以獲得不同的產(chǎn)品。圓形線圈和“雙 D”線圈（見圖 7）使用靜態(tài)動力學(xué)。它們將從明年開始批量生產(chǎn)。這要?dú)w功于兩個合作伙伴：丹麥的奧爾堡波特蘭和 Hi-Con。值得押注的事情之一是現(xiàn)場施工。?

隨著這兩種產(chǎn)品的實(shí)施，線圈將被水泥覆蓋，不是磁性的，而是普通的混凝土，因此整個設(shè)備完全集成并易于運(yùn)輸（圖 8）。

還將為更大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施提供服務(wù)。優(yōu)秀目標(biāo)以公共交通、公交車、出租車等為代表，具有安全穩(wěn)定的充電需求（見圖9）。

這將與自動駕駛嚴(yán)格相關(guān)。將來，自給自足的汽車裝上電纜是沒有意義的；這只會是荒謬的，而且技術(shù)也不先進(jìn)。

公共交通和安全

公共交通是最受關(guān)注的領(lǐng)域之一。柴油問題日益嚴(yán)重，城市，尤其是大城市，開始投資電動公交車。采用上述卷軸可能是一個很好的解決方案。由于存在故意破壞的風(fēng)險(xiǎn)，它們也可以成功地用于沒有空間或安全問題的地方。這些系統(tǒng)非常安全，因?yàn)樗鼈兎蠂?yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。2010年，最多要求2.7×10 ^-5特斯拉的磁場。與地球磁場相比，該數(shù)據(jù)非常低，不像金屬探測器等其他系統(tǒng)不符合這些規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)

目前還沒有明確實(shí)施的國際標(biāo)準(zhǔn)。然而，有一個名為“Stille”的項(xiàng)目得到了德國政府的支持，該項(xiàng)目正在研究所有標(biāo)準(zhǔn)的互操作性。目前正在進(jìn)行許多測試，針對不同類型的車輛采用不同的線圈設(shè)計(jì)。這個標(biāo)準(zhǔn)可能會在明年或明年發(fā)布。遵循各種規(guī)定，產(chǎn)生了一些想法。例如，在公交車區(qū)，您可以將車牌放在多個位置。

此外，通過沿兩條不同且相反的車道調(diào)整它們，它們將允許在乘客上下車時充電。會有什么好處？會有經(jīng)濟(jì)效益。許多車輛將在不使用任何電纜的情況下充電，這對需要夜間充電的其他車輛不利。無論如何，這些都是將來要進(jìn)行的計(jì)算和評估。市場分析公司剛剛發(fā)布的一份報(bào)告比較了夜間充電和無線充電時不同類型的公交車。它清楚地展示了該系統(tǒng)如何最大限度地降低基礎(chǔ)設(shè)施成本。

另一個應(yīng)用

現(xiàn)在讓我們轉(zhuǎn)向一個可能會變得非常流行的不同應(yīng)用程序。這與公共交通無關(guān)，而是與公共支付有關(guān)。通過在停車柱上安裝該設(shè)備并將其連接到現(xiàn)有的電子系統(tǒng)，將有機(jī)會更新現(xiàn)有的控制單元。該系統(tǒng)也可用于超市。這不僅僅是一個理論。許多實(shí)現(xiàn)將立即從不同的鏈開始。

結(jié)論

所提出的系統(tǒng)可以具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。市場對這個想法表示歡迎。“德國創(chuàng)新獎”證明了人們對這項(xiàng)新技術(shù)的興趣。



審核編輯：劉清