¿Es posible tener un dispositivo con carcasa metálica y carga inalámbrica?

Recientemente me encontré con la siguiente idea: que a un fabricante de dispositivos móviles no le interesa incluir la carga inalámbrica en sus dispositivos porque eso le prohíbe usar carcasas metálicas en el futuro (sin excluir la carga inalámbrica de futuros dispositivos claro). Suena razonable pero...

La carga inalámbrica utiliza la misma técnica que el transformador y el transformador incluye un núcleo. Quizás la caja de metal podría actuar como tal núcleo.

¿La carga inalámbrica es realmente imposible para un dispositivo en una carcasa metálica como, por ejemplo, un teléfono móvil? ¿Sería posible dejar una pequeña ventana permanentemente cubierta con plástico y usarla para la carga inalámbrica?

¡En realidad, están mucho más interesados ​​​​en la carga inalámbrica que en las carcasas de metal!
@stevenvh: Lo que sea, supongamos que las cajas de metal son la máxima prioridad.

Respuestas (1)

Actualmente, la carga inalámbrica se realiza con mayor frecuencia mediante un campo magnético (también conocido como "campo cercano" o transferencia de energía inductiva) y supongo que eso es lo que quiere decir.

Si puede proporcionar una ventana libre de metal, entonces puede cargar a través de ella. El metal que intersecta el campo tendrá flujo inducido en él y habrá pérdidas por corrientes de Foucault. Con una ventana y el cuidado adecuado, puede minimizar la intensidad de campo en los bordes metálicos y mantener bajas las pérdidas.

Puede transferir energía de forma inductiva a través del metal: incurrirá en pérdidas por corrientes de Foucault cuya magnitud se relacionará con la resistividad del metal y su espesor. Los metales muy delgados y los de menor conductividad / mayor resistividad incurrirán en menores pérdidas.

Las bobinas de transmisión y recepción casi siempre resuenan y los niveles de voltaje son mucho más altos en los circuitos previstos que en los espurios.

A pesar de varios reclamos y patentes, este sistema está lejos de ser nuevo. Si ignoramos a Tesla y más de un siglo de transformadores, vi IPT demostrado a un nivel de potencia de cientos de vatios en 1972 o 1973, hace poco menos de 40 años. El profesor Don Otto de la Universidad de Auckland tenía una serie de patentes relacionadas 'en ese entonces' y muchas afirmaciones modernas de originalidad parecen tener la esperanza de ser falsas.

¿Será justo decir que cargar a través de una carcasa totalmente metálica será menos eficiente pero aún así práctico?
No es muy práctico, por desgracia. Una caja de metal normal producirá pérdidas inmensas; como se señaló, está relacionado con las pérdidas por corrientes de Foucault que son causadas por la inducción de corrientes circulantes. La caja de metal actúa como un giro corto. Un grosor normal de metal tendrá baja resistencia, por lo que corrientes altas y mayores pérdidas. Las pérdidas son I ^ 2 R, por lo que para un voltaje inducido dado, las pérdidas disminuirán a medida que R disminuya, PERO I aumentará con la disminución de R y las pérdidas I ^ 2 aumentarán, por lo que la pérdida general aumenta linealmente con R más bajo. El metal más grueso reduce R. Al y Cu peor que el acero.
De acuerdo, pero ¿por qué un núcleo de acero masivo hace que un transformador sea más eficiente pero una carcasa de metal hace que un sistema de carga sea menos eficiente?
En el transformador las líneas de campo están con el núcleo; en el recinto serían perpendiculares a él. El núcleo de un transformador generalmente tiene un espacio fino para evitar rutas de corrientes de Foucault circulares completas o, alternativamente, puede estar hecho de hierro en polvo suspendido en un aglutinante aislante eléctricamente. La respuesta es, pues, que tanto la geometría de la situación como las propiedades del material son diferentes.
El transformador utiliza el campo en el núcleo como medio para acoplar dos inductores. Pero tenga en cuenta el uso de laminaciones en el núcleo: estas separan las capas para que la corriente no pueda fluir entre ellas. Como señala Chris, los núcleos de hierro en polvo hacen lo mismo, pero más aún al reducir aún más las rutas de corriente disponibles. [El espacio de aire del transformador se usa para reducir el flujo en el núcleo para evitar la saturación. El efecto sobre las pérdidas no es la razón principal para tenerlo.]
Creo que Russel está diciendo que la idea de poner una ventana de plástico en una caja de metal podría funcionar, si te fijas en todos los detalles. Otra idea sería poner rendijas en la caja de metal que interrumpan el camino de la corriente de Foucault primaria. Pero una ventana de plástico podría ser más práctica.
@mkeith Sí. Eso es lo que quise decir al principio, y/pero considero que parte de mi respuesta después de eso es mejor que el comentario que le hice posteriormente a Chris. Dije: "... Puede transferir energía de forma inductiva a través del metal: incurrirá en pérdidas por corrientes de Foucault cuya magnitud se relacionará con la resistividad del metal y su espesor. Los metales muy delgados y los de menor conductividad/mayor resistividad incurrirán en pérdidas menores ...". -> No sé por qué efectivamente contradije eso en mi comentario. SI el metal de la caja se fabrica con bajas pérdidas a la frecuencia de...
... uso (resistividad, frecuencia y espesor organizados de modo que las pérdidas sean bajas), entonces la energía útil estará disponible más allá del metal (mi cerebro dice: mientras no esté dormido, puede estar bien :-)). | Los calentadores de inducción modernos solo funcionan con ciertos materiales, ya que las frecuencias sensibles máximas que se pueden usar no producirán pérdidas por corrientes parásitas adecuadas, por ejemplo, en bases de cacerolas de cobre. Cuando/si los dispositivos de conmutación permiten niveles de potencia a frecuencias más altas de forma económica, esto cambiará (me han dicho). Me imagino que un calentador de microondas puede funcionar, pero también puede "tener problemas" [tm] por otras razones. ...
... | Leí hace mucho, mucho, mucho tiempo acerca de una empresa que estableció un enlace de radio ilegal en VHF al instalar una yagi DENTRO de un techo de "hojalata" (hierro corrugado) con el espacio establecido apropiadamente. Presumiblemente, estaban apuntando a un nulo actual en el límite del material del techo; es posible que se necesite un poco de rascado de cabeza y / o experimento, ya que probablemente sea un campo muy cercano.
Lo más interesante, eso de que la yagi salió por el techo de metal. ¡La gente puede ser inteligente!
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