【解説】MagSafe?Qi規格?なぜ充電できるの? ワイヤレス充電の仕組み



置くだけや、取り付けるだけで電子機器の充電ができるワイヤレス充電器。

ケーブルを差さずに充電できる手軽さや、断線や接触不良で充電出来なかったり、めんどくさかったことが解決できることから、スマホやワイヤレスイヤホンの充電ケースなど対応する製品が増えています。



そこで今回は、どうやってワイヤレス充電器はどうやって充電ができているのかを、ワイヤレス充電の種類や仕組みついても解説しているので、ぜひチェックしてみてください。


<ワイヤレス充電の種類>

ワイヤレス充電の規格には現在大きく分けて、従来の「Qi」とiPhone12シリーズに搭載され、注目を集める「MagSafe」の2種類があります。


■「Qi」について

Qiは「キュー・アイ」と読むのではなく「チー」と発音します。

このチーというのは中国語の「気」の読み方で、「見えない力」という意味です。

つまり「見えない力で、スマホなどの端末を充電する」となります。

※筆者が最初に思いついた麻雀の「チー(吃)」は食べるという意味で違うものだそうです。


「Qi」の内容としては、スマホにコネクタを接続せず、接触させるだけで充電ができてしまうという画期的なシステムです。iPhone 8/Xにワイヤレス充電「Qi」が搭載されることになり、脚光を浴び始めたのです。


■「MagSafe」について

MagSafeとは、iPhone 12シリーズの本体背面に埋め込まれた磁石のことです。

背面に高感度磁気センサーとNFCを組み合わせたコイルを内蔵しており、MagSafe充電器を使えばiPhoneと充電器の位置合わせが不要になります。


<ワイヤレス充電の仕組みと充電方法>

ワイヤレス充電とは、厳密にいえば無線によって電力を伝送する仕組みのことです。

いくつか種類がありますが、現在スマホのワイヤレス充電には主に「電磁誘導」が使われています。


■電磁誘導

ワイヤレス充電器にスマホ近づけることで簡単に充電ができます。

回路構成が簡単で、小型かつ低コストで実現できるため、一般的なワイヤレス給電方式に採用されています。

伝送距離が短く、位置ずれの影響をうけやすいのがデメリットでしたが、今回のピタッとくっ付くMagSafeの登場で飛躍的に進歩しました。


■磁界共鳴方式

送電側と受電側の共振器を磁界共鳴させて、電力を伝送する方式です。

充電する側とされる側の距離が長くても電送が可能で、電気自動車の充電用途として開発がすすめられていますが、充電効率の向上が課題となっています。


■電波受信方式

電気を電磁波に変換して充電したいものに電力を送る方式です。

伝送距離は数メートルと長いのに対し効率が悪いのがまだまだ課題です。


<充電パッドの仕組み>

ここからは「電磁誘導」の仕組みについてご紹介していきます。

筆者が仕組みを知った際の感想としては「たぶん小学校とか中学校で習った気がする」でした。

1. ワイヤレス充電器の中に入っている「送電用コイル」に電気を流すと

このコイルが反応して磁界(電気が働く空間)が発生して空気中に放出されます。

※電気が空気中に流れるのではなく、磁界が発生するだけので危険はありません。


2. 送電用コイルに「受電用コイル」が入ったスマホを近づけると、スマホの中のコイルが空気中の磁界に反応して電力に変換します。


3. このとき誘導電流が発生し、その電力をバッテリーに蓄えることでワイヤレス充電ができます。


そのほかワイヤレス充電はスマホだけではなく、電気自動車での利用も期待されています。車庫や駐車場にとめるだけで充電できるなど、道路を走行しながら給電する仕組みも実用化を目指して開発しているそうです。


また、将来、電磁波を利用して伝送する電波受信方式技術をつかって、スマホにケーブルを接続することなく、充電器のある部屋にいるだけであっという間にフル充電できる未来を目指しているそうです。


充電における近未来技術は幅広く研究がされており、実用化はまだ先かもしれませんが、完成したら私たちの生活がもっと快適になりそうですね。

それまでにまずはスマホのワイヤレス充電を使って体験してみてくださいね。


■まとめ

①ワイヤレス充電の主な規格は「Qi」と「MagSafe」がある。

②充電方法は様々あるが、スマホのワイヤレス充電は主に電磁誘導方式。

③ワイヤレス充電の技術はスマホだけでなく、電気自動車など様々な研究が行われている。