TRIZ算法在无线充电宝创新设计中的应用研究

盖红辉　金刘洋　白程程　邵光灿

摘 要：源自前苏联的TRIZ理论是解决创新问题的理论。文中对TRIZ理论进行了阐述，对TRIZ理论在无线充电宝创新设计过程中的应用进行了探讨，应用该理论快速有效地找到问题的解决方案，为无线充电宝的推广提供了理论依据。

关键词：TRIZ理论；无线充电宝；创新

TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。第一个方面，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。如充电宝的改进都是随着经济的发展，消费者的需求而提高的。第二个方面，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。第三个方面，TRIZ创新理论主张从多方面考虑问题，充分利用现有资源，用最少的投入解决问题。无线充电宝技术的实现就是为了方便消费者的使用，尽量用最少的资源满足消费的各种需求。如今TRIZ已在全世界广泛应用，创造出成千上万项重大发明。无线充电宝就是利用TRIZ理论对充电宝进一步创新的结果。

1 TRIZ解题流程

应用TRIZ创新理论解决问题有多种方式，如冲突解决原理、物质场模型、76个标准解、技术进化原理，产品技术成熟度预测等。TRIZ解决问题的第一步是对给定的问题进行分析；如果发现存在冲突则应用原理去解决；如果问题明确但不知道如何解决，则应用效应去解决；第三种选择是对待创新的技术系统进行进化过程的预测；最后是评价，确定是否满足要求。如果满足要求，则进行后序的设计工作；反之，要对问题进行重新分析。

TRIZ理论中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。“发明问题”解决常规问题的设计是常规设计，解决发明问题的设计是创新设计。无线充电宝利用TRIZ理论中的物场分析模型，即机械振动原理解决了充电宝从有线到无线的改良技术中遇到的问题。

2 无线充电宝的简介

无线充电宝是具有内置电池并通过无线感应的方式取得电力和进行充电的设备或装置。无线充电宝主要是通过电磁感应、无线电波和电磁共振三种方式实现充电。电磁共振式无线充电解决方案，是一种经过高度调整的电磁感应解决方案。电磁共振式充电依赖相同共振频率的松散耦合线圈来传输电力，一个负载电荷的电容板与线圈的某一端相接，就会产生一个共振频率。当发射端即无线充电宝通电时，其内部的磁铁会和手机充电外壳的磁铁系统工作，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，从而以很小的消耗为代价来传输能量。现在这项技术达到了90%的效率。

与普通充电宝及电磁感应方式相比，这种方式辐射小，方向性要求不高，传输距离更长，传输效率高。当发射端通电时，其内部的磁铁会和手机充电外壳的磁铁系统工作，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，在这项技术中，磁场的强度将和地球磁场强度相似，人们不用担心这种技术会对自己的身体和其他设备产生不良影响。利用共振还可延长传输距离。电磁感应方式的供电距离最大为数mm～10cm左右，而磁共振方式如果线圈够大，可向数m远以外供电。方向性不高，其内部的磁鐵会和手机充电外壳的磁铁系统工作，让手机紧紧地吸附于其表面，并可以随意旋转，既是个支架，也是个充电器。可以把手机摆在上面看电影，也可以把它当一个电子相册，想怎么摆就怎么摆。

2.1 充电宝存在的问题

充电宝（移动电源）作为新一代给手机续航的产品进入我们的生活，随着手机配置越来越高，人们对充电宝的需求也在逐步增大，但现在最多的普通充电宝自身储电不足，充电时型号不匹配，存在辐射，携带不方便。它们不能满足消费者需求，于是更智能的充电宝应消费者的需求应该被生产。在这里我们就可以运用TRIZ创新思想，利用更高的科技来解决现状。

2.2 资源分析

现有资源：普通充电宝、共振系统、电池板供电系统；派生资源：共振耦合线圈；系统可引用的资源：电磁共振功能、无线充电功能。

2.3 知识库查询

从结构方面来讲，无线充电宝是其内置电池并通过无线感应的方式取得电力并且进行充电的设备或装置。无线充电宝主要是通过电磁感应、无线电波和电磁共振三种方式实现充电。我们现在主要研究的是电磁共振原理，磁场共振原理则是由能量发送装置和能量接收装置两部分组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振时，两者就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术。

2.4 得到的方案

电磁共振式无线充电解决方案，是一种经过高度调整的电磁感应解决方案。与其他方式相比，电磁共振式辐射小，方向性要求不高，传输距离更长，传输效率高。更适用于现在的电子市场，满足消费者的需求。因此这里主要研究电磁共振式无线充电宝，利用所学的物理知识及TRIZ中的物场分析模型解决研究过程中遇到的问题、矛盾及不足。使无线充电宝更合理化，更易被接受。

2.5 分析，评估应用

无线充电宝是具有内置电池并通过无线感应的方式取得电力和进行充电的设备或装置。无线充电宝主要是通过电磁共振方式实现充电。在这项技术中，磁场的强度将不会超过地球磁场强度，人们不用担心这种技术会对自己的身体和其他设备产生不良影响。在电源电路中电流通过的每一个有阻抗特性的零件都会在上面损耗部份能量，这几年材料的进步也让无线充电的实用化大增，其中有几样先进零件是无线充电系统中与传输效率相关的，为了达到高转换效率需要将这些零件与材料作组合运用。

3 结束语

无线充电宝功能强大，适用于广大上班族和学生等人群，应用性强，实用性强。相对于普通充电器来说，无线充电宝更方便，适用于更多的人群。

参考文献

[1]张简一，郭艳玲，杨树财，等.基于TRIZ理论的产品创新设计[Z].2009.

[2]张献.基于电磁-机械同步共振的无线电能传输与转换方法研究[Z].2012，10.

[3]刁寅亮.产生均匀磁场的无线充电平台中初级线圈结构设计[Z].2011.

[4]张青华.基于TRIZ的技术进化理论研究及工程应用[D].河北工业大学，2002.

[5]赵子明.感应耦合式锂电池无线充电平台设计研究[Z].2013.

作者简介：盖红辉（1976-），女，汉族，辽宁营口人，讲师，硕士研究生，从事化学教学工作，从事基础化学的研究工作。