TRIZ算法在無線充電寶創(chuàng)新設計中的應用研究

蓋紅輝　金劉洋　白程程　邵光燦

摘 要：源自前蘇聯(lián)的TRIZ理論是解決創(chuàng)新問題的理論。文中對TRIZ理論進行了闡述，對TRIZ理論在無線充電寶創(chuàng)新設計過程中的應用進行了探討，應用該理論快速有效地找到問題的解決方案，為無線充電寶的推廣提供了理論依據。

關鍵詞：TRIZ理論；無線充電寶；創(chuàng)新

TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在三個方面。第一個方面，無論是一個簡單產品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式。如充電寶的改進都是隨著經濟的發(fā)展，消費者的需求而提高的。第二個方面，各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力。第三個方面，TRIZ創(chuàng)新理論主張從多方面考慮問題，充分利用現(xiàn)有資源，用最少的投入解決問題。無線充電寶技術的實現(xiàn)就是為了方便消費者的使用，盡量用最少的資源滿足消費的各種需求。如今TRIZ已在全世界廣泛應用，創(chuàng)造出成千上萬項重大發(fā)明。無線充電寶就是利用TRIZ理論對充電寶進一步創(chuàng)新的結果。

1 TRIZ解題流程

應用TRIZ創(chuàng)新理論解決問題有多種方式，如沖突解決原理、物質場模型、76個標準解、技術進化原理，產品技術成熟度預測等。TRIZ解決問題的第一步是對給定的問題進行分析；如果發(fā)現(xiàn)存在沖突則應用原理去解決；如果問題明確但不知道如何解決，則應用效應去解決；第三種選擇是對待創(chuàng)新的技術系統(tǒng)進行進化過程的預測；最后是評價，確定是否滿足要求。如果滿足要求，則進行后序的設計工作；反之，要對問題進行重新分析。

TRIZ理論中，發(fā)明問題求解的過程是對問題不斷描述、不斷程式化的過程。如果已有的知識能用于該問題則有解，如果已有的知識不能解決該問題則無解，需等待自然科學或技術的進一步發(fā)展?！鞍l(fā)明問題”解決常規(guī)問題的設計是常規(guī)設計，解決發(fā)明問題的設計是創(chuàng)新設計。無線充電寶利用TRIZ理論中的物場分析模型，即機械振動原理解決了充電寶從有線到無線的改良技術中遇到的問題。

2 無線充電寶的簡介

無線充電寶是具有內置電池并通過無線感應的方式取得電力和進行充電的設備或裝置。無線充電寶主要是通過電磁感應、無線電波和電磁共振三種方式實現(xiàn)充電。電磁共振式無線充電解決方案，是一種經過高度調整的電磁感應解決方案。電磁共振式充電依賴相同共振頻率的松散耦合線圈來傳輸電力，一個負載電荷的電容板與線圈的某一端相接，就會產生一個共振頻率。當發(fā)射端即無線充電寶通電時，其內部的磁鐵會和手機充電外殼的磁鐵系統(tǒng)工作，它并不會向外發(fā)射電磁波，而只是在周圍形成一個非輻射的磁場。這個磁場用來和接收端聯(lián)絡，激發(fā)接收端的共振，從而以很小的消耗為代價來傳輸能量?，F(xiàn)在這項技術達到了90%的效率。

與普通充電寶及電磁感應方式相比，這種方式輻射小，方向性要求不高，傳輸距離更長，傳輸效率高。當發(fā)射端通電時，其內部的磁鐵會和手機充電外殼的磁鐵系統(tǒng)工作，它并不會向外發(fā)射電磁波，而只是在周圍形成一個非輻射的磁場。這個磁場用來和接收端聯(lián)絡，激發(fā)接收端的共振，在這項技術中，磁場的強度將和地球磁場強度相似，人們不用擔心這種技術會對自己的身體和其他設備產生不良影響。利用共振還可延長傳輸距離。電磁感應方式的供電距離最大為數(shù)mm～10cm左右，而磁共振方式如果線圈夠大，可向數(shù)m遠以外供電。方向性不高，其內部的磁鐵會和手機充電外殼的磁鐵系統(tǒng)工作，讓手機緊緊地吸附于其表面，并可以隨意旋轉，既是個支架，也是個充電器。可以把手機擺在上面看電影，也可以把它當一個電子相冊，想怎么擺就怎么擺。

2.1 充電寶存在的問題

充電寶（移動電源）作為新一代給手機續(xù)航的產品進入我們的生活，隨著手機配置越來越高，人們對充電寶的需求也在逐步增大，但現(xiàn)在最多的普通充電寶自身儲電不足，充電時型號不匹配，存在輻射，攜帶不方便。它們不能滿足消費者需求，于是更智能的充電寶應消費者的需求應該被生產。在這里我們就可以運用TRIZ創(chuàng)新思想，利用更高的科技來解決現(xiàn)狀。

2.2 資源分析

現(xiàn)有資源：普通充電寶、共振系統(tǒng)、電池板供電系統(tǒng)；派生資源：共振耦合線圈；系統(tǒng)可引用的資源：電磁共振功能、無線充電功能。

2.3 知識庫查詢

從結構方面來講，無線充電寶是其內置電池并通過無線感應的方式取得電力并且進行充電的設備或裝置。無線充電寶主要是通過電磁感應、無線電波和電磁共振三種方式實現(xiàn)充電。我們現(xiàn)在主要研究的是電磁共振原理，磁場共振原理則是由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置兩部分組成，當兩個裝置調整到相同頻率，或者說在一個特定的頻率上共振時，兩者就可以交換彼此的能量，是目前正在研究的一種技術。

2.4 得到的方案

電磁共振式無線充電解決方案，是一種經過高度調整的電磁感應解決方案。與其他方式相比，電磁共振式輻射小，方向性要求不高，傳輸距離更長，傳輸效率高。更適用于現(xiàn)在的電子市場，滿足消費者的需求。因此這里主要研究電磁共振式無線充電寶，利用所學的物理知識及TRIZ中的物場分析模型解決研究過程中遇到的問題、矛盾及不足。使無線充電寶更合理化，更易被接受。

2.5 分析，評估應用

無線充電寶是具有內置電池并通過無線感應的方式取得電力和進行充電的設備或裝置。無線充電寶主要是通過電磁共振方式實現(xiàn)充電。在這項技術中，磁場的強度將不會超過地球磁場強度，人們不用擔心這種技術會對自己的身體和其他設備產生不良影響。在電源電路中電流通過的每一個有阻抗特性的零件都會在上面損耗部份能量，這幾年材料的進步也讓無線充電的實用化大增，其中有幾樣先進零件是無線充電系統(tǒng)中與傳輸效率相關的，為了達到高轉換效率需要將這些零件與材料作組合運用。

3 結束語

無線充電寶功能強大，適用于廣大上班族和學生等人群，應用性強，實用性強。相對于普通充電器來說，無線充電寶更方便，適用于更多的人群。

參考文獻

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作者簡介：蓋紅輝（1976-），女，漢族，遼寧營口人，講師，碩士研究生，從事化學教學工作，從事基礎化學的研究工作。