有关磁共振的方式无线充电的三个疑问

笔者在《日经电子》11月28日的特辑中撰写了题为"无线供电谁拔头筹"的报道。最近，关于无线供电的报道似乎格外多，这说明了技术开发竞争和实用化的进展变化之快。顺便一提，《日经电子》的"NE Academy"技术解说专栏也在刊登题为"从根本上理解‘磁共鸣（磁共振）’型无线供电"的连载（全5回，现在连载到第2回）。

首先提出这种磁共鸣方式无线供电技术的是美国麻省理工大学（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究员Marin Soljacic。笔者第一次采访Soljacic是在2007年2月。因为只是阅读论文很难相信"电力可以相隔数m或者更远的距离无线传输"。笔者说服觉得"通过电话或邮件交流就可以"的Soljacic，从美国西海岸赶往位于东海岸波斯顿的MIT，在两个小时内问了很多的问题。如此一来，笔者才真正相信"这是真的"。

采访的内容已经刊登在了2007年3月26日刊特辑"电源也将无线"之中。但碍于报道的版面，文中无暇谈及技术详情，很多地方没能尽述，令人颇感遗憾。

但不久后笔者听闻，在日本国内的技术人员之间，出现了对MIT技术的诸多误解、疑问乃至批判。虽说不太清楚原因，但多数误解似乎都与笔者没有尽述采访的内容有关，令笔者颇感遗憾，或者说是抱歉。再加上采访的内容只能以报道的形式公开，笔者虽然有意在日后将其写成报道，但时间一拖就过了5年。

这一次，笔者久违地得到了撰写无线供电特辑的机会，这是把积攒的采访内容和盘托出的绝佳机会。但又因为版面的问题，单是新的采访内容就已经占尽了版面，除了部分内容之外，其他又只得再度尘封。所以在记者博客中，笔者将选取集中几项，汇总Soljacic当时的回答。

疑问1：频率只能是10MHz吗？

首先，在日本技术人员的质疑中，第一个让笔者感到吃惊的便是"共振频率只能是10MHz吗？"。当然，在如今，这个疑问可以算"已经解决"了，但在2～3年之前，"技术人员之间还存在着不是10MHz不行的‘MIT魔咒’"（日本某大学的研究员）。

其实，笔者在当初的采访中也曾问过Soljacic"频率如何选择"。他的回答如下。

Soljacic：频率与系统尺寸和电力传输的可行距离密切相关。例如，作为传输介质使用的磁场在附近的扩散取决于该频率电磁波的波长，或者作为共振器的线圈的尺寸和形状。并不是因为共鸣式无线传输存在特定的频率和系统尺寸。换言之，只要适当调整频率和线圈的尺寸，电力传输的可行距离也可以大幅延长。假设频率在1MHz左右或以下，线圈直径大到6m，在附近的扩散就会达到数十m或更远，如果以电力打比方，恐怕可以传输到30m开外。相反的，如果希望缩小包含线圈在内的系统，那就需要把频率提高到10MHz以上。

如果当时把这些内容写入报道，恐怕就不会出现"MIT魔咒"的说法。但在最近采访日本国内的研究员时，对方曾经表示，就算Soljacic的话在数学上是成立的，也不代表所有假设都能实现。理由是随着频率的改变，安装上的困难会激增。例如，如果因此扩大或缩小线圈，在线圈有限粗细的影响下，共鸣需要的线圈的电容（C）和电感（L）的平衡就会崩溃，无法得到需要的共振频率。实际上，要想在小型系统上进行安装，可以采用在连接线圈的电路中追加个别部件的电容，弥补C的方式。

疑问2：共鸣与共振有区别吗？

在日本国内，还有一个疑问是共鸣与共振有什么区别。关于这个问题，笔者曾经询问过Soljacic：什么是共鸣（resonance）？

Soljacic：共鸣是指相隔一段距离的两个物体或共振器以相同频率振动，同时交换能源的现象。举身边事例的话，把两个固有频率相同的单摆与一根支持棒相连的"耦合摆"比较容易理解。耦合摆之中的单摆A以固有频率开始振动后，振动会传导至另一方的单摆B，其振动又会返回到单摆A，周而复始。如果假设没有损失，而且不设置导出能量的机制，那么，能源就会永远往返于两个单摆之间。共鸣式无线供电的机制与之几乎等价。在自然界中，像这样传导能量，因交换能量而密切结合在一起的现象非常之多。例如，构成原子核的质子和中子就是这样结合的。共鸣型无线供电技术的直接灵感也来源于原子核的共鸣。

共鸣与共振在英语里本来就没有区别，没有问的必要。在把Soljacic的"resonance"翻译成日语的时候，笔者猛然意识到共鸣和共振两个选择，着实烦恼了一番。在那时，笔者想起了电路的共鸣，例如LC电路的共鸣。LC电路只要一开始振动，电流（或电压）就只在一个电路中振动，不与任何地方双向交换能量。从力学的角度来说，LC电路等于一个单摆，或是带弹簧的振子。L和C的数值虽然会决定固有频率，但仅凭如此不会出