无线输电技术

当你在图书馆，笔记 本电脑没有电了，公 共插座都被别人占用
当你站在家里看到乱 成一团的电线
Development of Wireless Electricity
尼古拉·特斯拉
1891年提出无线传电方法
5060低频高压电流
沃登克里弗计划
空气
Hale Waihona Puke Baidu
高频电流
输电
省却输电线缆成本 免去电阻损耗
美国长岛(Long Island)建设一座足 可输出100万匹「交流电流」的 「特斯拉线圈」
无线输电技术
Main Content
①
无线输电简介
②
无线输电原理
③
无线输电应用
④
无线输电展望
What is Wireless Electricity？
无线输电
无线传输电力能量的技术
无线输电 无线电通讯
发射与接受技术
传输能量 能量上的信息
无本质区别
Transmission form of Wireless Electricity
Energy/Power Coupling
能量从一个物体传输到另一物体时发生耦合
RESONANCE
物体在共振频率处趋向大幅度的振荡，即使 周期驱动力很小的情况下
Resonant Magnetic Coupling
两种物体在交换能量时发生磁场耦合，当它们的振动 频率一致时，产生谐振耦合
Principle of Wireless Electricity
物理学上的低频电磁波共振原理：
当两个物体拥有同样的共振频率时，就 会同时产生振动，进行能量交换；而当 使用某个特定频率时，共振频率能源的 效率会更高。
当一位歌唱演员唱歌时的 音调，与我们敲击玻璃杯 的音调振幅相同时，玻璃 会有效吸收歌手音调的能 量而破碎一样
Bacics of Wireless Electricity
系统运作方式
第一个线圈放置在家用电源的接线盒内， 而后嵌入墙壁或房顶
能
辐射能量
量
传
递
接收能量
第二个线圈安装在电视机或电脑等装置内
只要让电磁能发射器同接收设备 在相同频率上产生共振， 它们之间就可以进行能量互换
APPLICATIONS
消费电子产品
♫为移动电子设备充电：手机、 笔记本电脑（不影响使用， 随时随地的充电） ♫为固定电子设备提供电能 （不需要繁杂的线路）
海尔
2010年1月，海尔在第四十三届 国际消费类电子产品展览会 (CES展)上推出全球首台“无尾 电视”
Principle of Wireless Electricity
MIT无线输电研究团队
两个直径60厘米的铜丝感应线圈充当共振器， 一个与电源相连，作为传导器；另一个与台灯 相连，充当接收器
美国无线电力（WiTricity）
两个磁线圈，第一个放置在家用电源的接线盒内， 嵌入墙壁或房顶，第二个安装在电视机或电脑等装置内
海尔
电磁波就会在两个线圈之间传递能量，第一个线圈 负责辐射能量，第二个线圈负责接收能量
借用MIT无线输电原理
利用“磁耦合共振”原理实现无线供电
Principle of Wireless Electricity
APPLICATIONS
交通工具
为现有的电动车辆充电：高尔夫球车、 工业车辆…… 为将来的混合动力或全电动汽车充电 （在任何地方，家中、停车场……） 取代有线，直接进行无线能量传输
APPLICATIONS
大功率能量传输
偏远或危险地区的电能输送 太阳能电站、风力电站的电
能输出 从太空向地面传输能量
1)输电线中的电能传入用铜制造的天线中 2)天线以10兆赫的波长振动，产生电磁波 3)天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外 4)同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中 5)没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫 共振的人和其他物体不会对它产生干扰
Principle of Wireless Electricity
1904年兴建了特斯拉电塔
辐射模式进行，能量 浪费太大，传输效率低
失败
Development of Wireless Electricity
美国麻省理工学院物理学家马 林·绍利亚契奇
为什么墙里的 电不能直接给 我的手机充电 呢？
2006年11月发起一项代号 为WiTricity的研究计划
MIT WiTricity研究团队
无线输电
电能以电磁波形式发射 距离短，传输效率低
电能以微波或激光形式远程传输 方向性强，能量集中
电能以非辐射型谐振“磁耦合”中程传
输
辐射小，传输距离远、效率高
目前比较新颖的无线传输技术
Need of Wireless Electricity :
21世纪，手机、电脑已经成为生活不可或缺的一部分
如果有 无线供 电该多 好！！！
Electricity 通过电导体或空气传输电能
Magnetism
通过运动的带电体或磁体本身得到
Magnetism
Electromagnetic induction
随着时间改变的电场和磁场相互 作用的结果
Bacics of Wireless Electricity
Electromagnetism
使带电体之间相互产生作用
共振现象
共振是自然界极为平常的现象，种类繁多
乐器的音响共振 秋千的机械共振 电磁场的共振 核磁气的共振
共振共通的特征： 能量交换只会发生在振动频率一样的两个物体之间，
而频率不一致的两个物体间则不传递能量
MIT、美国无线电力、海尔所运用的 方式都是电磁场共振
Principle of Wireless Electricity
Electricity Magnetism Electromagnetic induction Electromagnetism Energy/Power Coupling: Resonance Resonant Magnetic Coupling
Bacics of Wireless Electricity
2008年成功地把一盏距发射器 2.13米开外的60瓦电灯点亮
Development of Wireless Electricity
美国无线电力
2009年，全球科技、娱乐及设计（TED Global）大会上，美国无线电力
现场为一部谷歌G1手机和iPhone隔空充 电，并开启了一台没有接电线的电视机