无线电力传输技术样本
无线电能传输装置设计报告样本
无线电能传播装置设计报告摘要磁耦合谐振式无线电能传播是众多短距离电能特殊传播技术之一，它因其便捷，节能环保而受到广泛关注。
当前磁耦合谐振式无线电能传播距离已经可以达到米级范畴，甚至有些技术还能穿透障碍物，相信当无线传播距离问题解决后来该技术无疑对无线电能技术发展具备重大意义。
该文重要讲述了运用磁耦合谐振无限能量传播原理设计制作小型无线电能传播设备。
该设备重要涉及驱动发射线圈电路，磁耦合谐振传播电路，磁耦合谐振接受电路，整流滤波电路，以及显示电路模块等。
当发射和接受端都达到谐振频率时即可实现能量最大传播。
该设备在题目规定下可实现10cm以上，效率高达26%能量传播，并且可以实现点亮30cm以外2W灯泡。
核心词磁耦合谐振无线电能传播发射距离接受效率一、设计任务设计并制作一种磁耦合谐振式无线电能传播装置，其构造框图如图1所示。
规定：（1）保持发射线圈与接受线圈间距离x =10cm、输入直流电压U1=15V时，调节负载使接受端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8 V，尽量提高该无线电能传播装置效率η。
（2）输入直流电压U1=15V，输入直流电流不不不大于1A，接受端负载为2只串联LED 灯（白色、1W）。
在保持LED灯不灭条件下，尽量延长发射线圈与接受线圈间距离x。
二、方案论证2.1驱动发射线圈电路方案一：采用集成发射芯片XKT408和T5336搭建发射驱动电路。
无线充电/供电主控制芯片XKT-408A，采用CMOS制程工艺，具备精度高稳定性好等特点，其专门用于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。
XKT-408A芯片负责解决该系统中无线电能传播功能，采用电磁能量转换原理并配合接受某些做能量转换及电路实时监控。
其重要特点为：1.自动适应供电电压调节功能使之可以在较宽电压下均能工作2.自动频率锁定3. 自动负检测负载4. 自动功率控制5.高速能量输电传送6.高效电磁能量转换7.智能检测系统，免调试方案二：采用MOS管无稳态多谐振荡器，由两路MOS管，高频扼流圈和二极管构成对称振荡器电路，原理图如下所示：该方案电路简朴明了，元器件少，并且操作起来简朴。
高效无线电力传输系统介绍
高效无线电力传输系统介绍1. 概述在现代科技发展迅速的背景下，电力传输系统一直是技术工程领域的重要研究方向之一。
传统的有线电力传输系统存在着导线损耗、安全隐患、布线复杂等问题，为了克服这些问题，许多研究者开始探索无线电力传输技术。
高效无线电力传输系统是其中的一种解决方案，它能够通过电磁波将电能从一处传输到另一处，大大提高了电力传输的效率和便捷性。
2. 工作原理高效无线电力传输系统主要基于电磁感应和电磁共振原理。
在传输端，电源通过功率放大器将电能转化为高频交流电信号，然后经过调制和放大，通过天线将电能转化为电磁波向外辐射。
在接收端，配备有相应的天线接收电磁波，并将其转换为交流电能供电电路使用。
传输过程中，通过电磁共振技术，实现了电能的高效传输，避免了传统有线传输中的能量损耗。
3. 组件及结构高效无线电力传输系统主要由传输端和接收端两部分组成。
3.1 传输端传输端主要包括以下几个组件：•电源：提供直流电能，通过功率放大器将其转化为高频交流电信号。
•调制器：对电源提供的交流电信号进行调制，使其适配于无线传输。
•天线：将调制后的电磁波辐射到空间中，传输能量到接收端。
3.2 接收端接收端主要包括以下几个组件：•天线：接收传输端发射的电磁波。
•接收电路：将接收到的电磁波转换为交流电能。
•整流电路：将交流电能整流成直流电能。
•输出端：将直流电能供给外部使用。
4. 特点和优势相较于传统有线电力传输系统，高效无线电力传输系统具有以下几个显著的特点和优势：4.1 高效性高效无线电力传输系统通过电磁共振技术，使得电能传输的效率大大提高。
相比之下，传统有线传输系统会因导线材料阻抗、电缆长度等因素导致能量损耗大，效率低下。
4.2 便捷性高效无线电力传输系统无需布置繁琐的电缆和电线，大大减少了安装和维护的工作量。
在一些特殊场景下，如移动设备充电、户外用电等，无线电力传输系统具有更大的便捷性。
4.3 安全性传统有线电力传输系统存在电流过大、触电、短路等安全隐患，而高效无线电力传输系统采用电磁波传输电能，无需直接接触电源，大大降低了安全风险。
无线远距离电能传输(0127)
超长距离, 高频,无线电能传输装置研制引言：电能无线传输一直是人类的梦想，许多国内外科学家对此进行不断的研究。
人们提出了三种电能无线传输方式：一是微波线电能传输方式。
该方式利用无线电波收发原理传输电能，传输功率只能在几毫瓦至一百毫瓦之间，应用范围不大；二是电磁感应无线电能传输方式。
该方式利用变压器原副边耦合原理传输电能，传输功率大，效率高，但距离很近，仅在1cm内，目前已在轨道交通方面应用；三是谐振耦合电能无线传输方式。
该方式利用电路中电感电容谐振原理传输电能，理论上电能的传输功率、传输距离不受限制。
第一种方案原理就像我们常用的变压器，初级线圈和次级线圈并没有接触交变的电场和磁场起到了传输电能的作用，该方案效率相对而言比较高；而第二种方案是通过对载波进行与解调从而实现电能传输，广泛用于无线广播等领域，效率非常低；第三种方案是前两种方案的综合，想通过共振原理实现电能的有效传输就必须在发射和接收端下工夫，传统的效率底下的调制方法是不能实现电能的有效传输，我们小组将着重在电磁耦合方案上进行探索。
摘要：电能给人类带来巨大的发展。
然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，它给人们带来极大的不便。
因此人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。
综合考虑到实际应用上传输效率和传输距离等因素，我们小组给出了一种用电磁耦合阵列定位最大耦合系数的电力传输方案。
关键字：无线电能传输谐振传输效率电磁耦合传输距离耦合阵列1 整体方案设计及理论分析（第1部分标题，请根据此标题进行论文整理）2、硬件电路设计（第3部分标题，请根据此标题进行论文整理）3、控制方法与软件设计（第4部分标题，请根据此标题进行论文整理）4、实验及结果（第5部分标题，请根据此标题进行论文整理）1、整体方案设计及理论分析1.1电磁耦合能量无线传输系统由能量发送器(Transmitter)，分离式功率变压器(Transformer) ，和能量接收器 (Receiver)三部分组成，如图 1所示。
无线输电技术ppt课件
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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
Principle of Wireless Electricity
❖ 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
Concerns
☼对人体有伤害吗？ ☼对环境有危害吗？ ☼是否会干扰无线通讯？
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THANK YOU
wireless electricity Tuesday, March 12, 2024
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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
无线电能传输技术及应用
无线电能传输技术简介
MIT螺旋式无线电能传输样机
美国高通公司生产的多终端充电台
海尔无尾电视
磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性 一、基本传输结构
1. 两线圈结构
2. 四线圈结构
磁耦合谐振式无线电能传输原理与特性
谐振式无线电能传输技术最基本的实现方式是采用两线圈结构，即直 接将高频电源与发射线圈连接，负载与接收线圈连接，通过线圈本身的分 散电容或集中补偿电容实现谐振，采用两线圈结构的电路模型简单，系统 设计简单。但是，采用两线圈结构模型，将严重限制系统的传输距离，尽 管实现谐振，系统的传输距离也很难满足要求，因为当系统只有发射线圈 与接收线圈时，随着两线圈距离的微小增加，两线圈之间的耦合系数将急 剧减小，从而使传输效率急剧下降。 为了提高传输距离，研究人员提出四线圈结构模型，四线圈结构是在两 线圈结构的基础上增加了电源线圈和负载线圈，之所以采用四个线圈的结 构，是因为当发射线圈与接收线圈之间的距离提高到中等距离后，虽然两 线圈之间的耦合系数很小，但是可以通过调整电源线圈与发射线圈的耦合 系数以及接收线圈与负载线圈的耦合系数，保证系统获得最佳的阻抗匹配 ，从而获得较高的传输效率。
无线电能传输技术简介
2007年，美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology) MIT) 的Marin Soljacic教授等人基于磁耦合谐振原理在中等距离无线电能传输 方面取得了新进展。他们“隔空”点亮了1盏离电源2m开外的60W灯泡 ，效率达到了40%，并在《Science》杂志上发表了其研究成果，引起了 世界轰动。随后，世界各地的研究人员对无线电能传输开展了越来越多 的研究。
无线电能传输在植入医疗器械中的应用
无线电能传输的特点非常适用于医学式植入式 电子器件领域：
无线电能传输(课程设计)实验报告【范本模板】
实验报告1。
实验原理与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚,实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求.无线电能传输技术(Wireless Power Transfer， WPT）也称之为非接触电能传输技术（Contactless PowerTransmission, CPT),是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。
无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。
该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。
在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术"之一。
到目前为止，根据电能传输原理,无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。
作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念,基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换,而非谐振物体之间能量交换却很微弱。
磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度(mid-range）能量传输技术,其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米)。
除了较大的传输距离,还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害;良好的穿透性,不受非金属障碍物的影响。
因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。
无线电力传输
简介
无线电力传 输展示
美国麻省理工学院的科学家们完成了
一项实验，他们使用两个相距2米的铜线圈， 成功地通过无线电力传输点亮了一个功率 为60瓦的电灯泡。参与无线电力传输实验 的科学家，他们左右两边相隔两米的线圈
成功实现了无线电力传输，并点亮了一个 功率60瓦的电灯泡。
预计将在接下来的几年内，将带领无
无线电力传输
主要成就 ：交流电系统、 无线电系统、无线电能传 输、雷达、放大发射机
尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla， 1856年7月10日~1943年1月7 日），塞尔维亚裔美籍发明家、 物理学家、机械工程师、电气工 程师。他被认为是电力商业化的 重要推动者，并因主持设计了现 代交流电系统而最为人知。在迈 克尔·法拉第发现的电磁场理论 的基础上，特斯拉在电磁场领域 有着多项革命性的发明。他的多 项相关专利以及电磁学的理论研 究工作是现代的无线通信和无线 电的基石。
线电力技术朝商业应用迈进。
1
原理
这项名为“WiTricity”的技术是以“共振”为基础，就像我们中学 物理学过的声波共振一样：两个频率相同的音叉放在相隔不远的地方， 其中一个被敲击时，另一个就会因共振效应而跟着振动起来。而研究 人员发现电磁效应在理论上也有同样的性质：先将能量囤积在发送端， 而共振频率相同的接受端靠近时，这些能量就会透过共振效应，从而 将电流传送到接收端，最终实现电力的无线传播。
更重要的是，无线供电节省了大量的线材， 无论是橡胶、塑料抑或铜、锡等金属的消耗都将 因此而大幅度减少，节约资源、减少污染，低碳 环保。
海尔无尾电视
4
发展趋势
Love Me Littleห้องสมุดไป่ตู้ Love Me Long
据无线充电联盟的预测，到2016年，全球无线充电市 场产值可能达到270亿美元，“未来无线充电技术将会像蓝 牙一样普及。”业内人士预测。
无线电力传输
最新消息
最新消息
据《读卖新闻》报道，日本一家企业12日宣布一项无线电力传输技术试验取得成功，即在不通过电缆的情况 下，以微波的形式将电力输送到500米以外的地方。实验将10千瓦的电力转换成微波，通过天线传输给500米外的 面板状接收装置，然后再将接收到的微波还原成电力，最终用电力成功点亮发拉的最著名的发明是“特斯拉线圈”，这是一种分布参数高频共振变压器，可以获得上百万伏的高 频电压。特斯拉线圈的线路和原理都非常简单，但要将它调整到与环境完美的共振很不容易，特斯拉就是特别擅 长这项技艺的人。
汽车中控台为手机进行无线充电特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”，现在称之为大功率高频传输线共 振变压器，用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术。值得一提的是：特斯拉把地球作为内导体，地球电离层 作为外导体，通过他的放大发射机，使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立 起大约8赫兹的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。
无线电力传输
电力学术语
01 简介
03 方式及特点 05 最新消息
目录
02 发展 04 发展趋势 06 问题与对策
基本信息
无线电力传输利用无线电的手段，将由电厂制造出来的电力转换成为无线电波发送出去，再通过特定的接收 装置将无线电波收集起来并转换为电力，供人们使用。
简介
简介
如今，越来越多的电子产品为人们的工作生活带来了极大的便捷，但传统的电力传输方式大多是通过导线或 插座将电力传输到终端产品。随着移动设备、无线数据传输、无线网络技术的日益普及，人们希望能摆脱传统电 力传输方式的束缚，解除纷乱电源线带来的困扰。由此，无线电力传输技术成为21世纪最值得期待的技术，无线 充电产品成为人们**的新焦点。目前，全球许多国家都在研究开发无线电力传输技术，探索无线电力传输系统在 不同领域的应用，致力于将其实用化。
无线电能传输系统报告.doc
摘要随着电子产品的快速发展，越来越多的电源连接线开始困扰人们的生活，为改善传统导线电路电能传输的弊端，给出了一种基于近距离无线电能传输原理的传输系统，而电磁谐振耦合无线电能传输技术正可以很好解决对距离有较高要求的这类问题。
本设计主要包括发射模块、传输模块和接收模块三大部分。
首先由有源晶振产生1MHZ的方波，通过驱动IR2110及MOS管提高了交流信号，加强后的信号源经发送线圈通过磁耦合谐振感应到接收线圈，再经过半波整流和滤波后得到稳定直流电压,带动负载工作，即实现了无线电能的传输。
在本实验中，我们采用单片机STC89C52控制液晶屏LC1602来显示负载短的的实时电压和电流值。
关键字：无线电能有源晶振驱动电路谐振半波整流AbstractIn this paper, With the rapid development of electronic products, more and more power cables on people's lives, to improve the disadvantages of traditional power transmission conductor circuit, presents a transmission system based on can close radio transmission principle, and the electromagnetic resonance coupling can radio transmission technology is very good to solve this kind of problem have higher request for the distance.This design mainly includes the transmitting module, transmission module and receiving module three parts. First 1 MHZ square wave generated by the active crystals, driven by IR2110 and MOS tube improve the signal communication, strengthen the signal source approved by the sending coil magnetic coupling resonant induction to the receiving coil, and after a half-wave rectifier and filter get steady dc voltage, drive the work load, which can realize the radio transmission. In this experiment, we adopt LC1602 STC89C52 MCU LCD screen to display the real-time voltage and current value of load short.Key words: radio can active vibration crystal driver circuit resonance half-wave rectifier目录一方案分析与论证 (4)1.1 系统分析 (4)1.2方案的论证 (4)(1)信号源发生电路 (5)方案一 NE555振荡电路，电路复杂，产生的频率较小。
无线电力传输技术样本
无线电力传输技术无线电力传输技术人类追逐自由的本能，在现实面前屡屡受挫。
自从广泛使用电能以来，许多人都为了那些电器拖着的长长电线而绞尽脑汁，但无线供电却一直只能作为一个在前方远远招手的梦想。
现在，我们可能看到了一线曙光。
在8月的英特尔开发者论坛(IDF, Intel Developer Forum) 上, 西雅图实验室的约书亚•史密斯(Joshua R. Smith) 领导的研究小组向公众展示了一项新技术一一基于”磁耦合共振”原理的无线供电，在展示中成功地点亮了一个一米开外的60瓦灯泡，而在电源和灯泡之间没有使用任何电线。
她们声称，在这个系统中无线电力的传输效率达到了75%大刘在《三体II •黑暗森林》中描绘了一个两百年后的世界。
因为人们掌握了可控核聚变技术，能够提供极大丰富的能源，无线供电的损失在可接受范围之内，因此大部分电器都能够采用无线方式来供电，从电热杯一直到个人飞行器都是如此。
电像空气一样无处不在，人类再也不用受电线的拖累了。
正如书中所提到的那样，无线供电技术现在也已经出现了。
实际上,近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现，而我们现在生活中的很多小东西，都已经在使用无线供电。
可能不远的未来，我们还会看到远距离和室内距离的无线供电产品，而不会看到电线杆和高压线，”插头”也将会变成一个历史名词。
好兆头英特尔的这种无线供电技术，是基于麻省理工大学的一项研究成果而开发的。
6月，麻省理工大学的物理学助理教授马林•索尔贾希克(Marin Soljacic) 和她的研究团队公开做了一个演示。
她们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺(约1.9米)之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。
这种马林称之为”WiTricity ”技术的原理是”磁耦合共振”，而她本人也因为这一创造获得了麦克阿瑟基金会的天才奖。
新技术所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，不由让人们对室内距离的无线供电重新燃起了希望。
无线电力传输技术的研究与应用
无线电力传输技术的研究与应用一、前言随着科技的不断进步，无线电力传输技术在现实生活中得到了广泛的应用，无线电力传输技术可以通过电磁波将电能传输到远距离的地方，极大地方便了人们的生活和工作。
本文将介绍无线电力传输技术的研究现状和应用情况。
二、无线电力传输技术的研究1. 技术原理首先，我们需要理解无线电力传输技术的基本原理，它是通过电磁波传送电能，与传统的有线电力传输方式不同。
无线电力传输技术的原理是借助于电磁感应原理，在空气和磁场之间传递能量，从而实现电能的传输。
传输的距离和传输的功率大小是由传输设备的性能决定的。
2. 研究现状目前，无线电力传输技术的研究已经取得了许多重要成果。
例如：日本研发了基于共振放大器的无线电力传输技术，这项技术在实现电能传输方面取得了良好的效果，成为了无线电力传输领域的重要研究成果；美国的MIT大学研究团队也已经成功实现了21.5米的无线电力传输实验；我国也在无线电力传输技术研究方面取得了不俗的成就，如在农村地区应用“空中充电宝”设备为远程地区提供电力。
三、无线电力传输技术的应用1. 生活应用无线电力传输技术的生活应用领域非常广泛。
目前，无线充电设备已经在移动终端、耳机、手环、电动汽车等领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步，无线电力传输技术的应用领域会越来越广泛，会在生活中产生更多便利。
2. 工业应用无线电力传输技术也在工业应用领域得到广泛应用。
比如说：工厂生产线设备之间需要供电，之前可能还需要铺设电缆，费用不仅昂贵，还运作困难，而现在采用无线电力传输技术，便可以大大降低设备的维护成本和占用空间。
此外，大型设备的运转也可以依靠无线电力传输技术，方便了设备的安排和布置。
3. 醫療应用无线电力传输技术在医疗领域也得到了广泛应用。
应用于心脏起搏器等健康设备，这样就不需要对患者进行移植手术。
同时，液体输送设备、无线电磁分析、手术刀和麻醉仪等医疗设备，都可以采用无线电力传输技术实现电能的传输。
无线电力传输技术研究
（上接第８２页） ＭＰ３、汽车配件、体温表、助听器及人体植入仪器、电动汽车等厂商提供无 线输电的解决方案。 ３■波，激光——嚣程传■ 法、天线的放射特性、微波发送装置的姿态控制、宇宙空间的微波传播特 性、为确保故障时安全的保安系统等都是亟待解决的技术问题。 欧盟在非洲的留尼汪岛建造了一座１０万千瓦的实验型微波输电装簧， 已于２００３年向当地村庄送电。日本拟于２０２０年建造试验型太空太阳能发电 站ＳＰＳ２０００，２０５０年进入规模运行。 ４结束语 随着正线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的乍活有 望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、 车站、洒店多种场所提供的无线电力，还可用于一些特殊场合，如人体植 入仪器如心脏起搏器等的输电问题、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站 等。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是。每一种无线传 输方式。都有一系列问题需要解决。如电能传输效率问题，电力公司如何 收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害等等。不 图３宇宙太阳能发电厂（ｓＰＳ）的无线电力传输 理论ｔ，无线电波波长越短，其定向性越好，弥散越小，所以，可 利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发和利 用、解决未来能源短缺等问题也有着重要意义。因此，许多国家都没有放 弃这方面的研究。１９６８年，美国＋Ｉ：程师彼得格拉泽提出了空间太阳能发电
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．。三＿ ＼
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无线电力传输技术
无线电力传输技术
人类追逐自由的本能, 在现实面前屡屡受挫。
自从广泛使用电能以来, 许多人都为了那些电器拖着的长长电线而绞尽脑汁, 但无
线供电却一直只能作为一个在前方远远招手的梦想。
现在, 我们可能看到了一线曙光。
在 8月的英特尔开发者论坛( IDF, Intel Developer Forum) 上, 西雅图实验室的约书亚·史密斯( Joshua R. Smith) 领导的研究
小组向公众展示了一项新技术——基于”磁耦合共振”原理的无
线供电, 在展示中成功地点亮了一个一米开外的60瓦灯泡, 而在
电源和灯泡之间没有使用任何电线。
她们声称, 在这个系统中无线电力的传输效率达到了75%。
大刘在《三体II·黑暗森林》中描绘了一个两百年后的世界。
因
为人们掌握了可控核聚变技术, 能够提供极大丰富的能源, 无线
供电的损失在可接受范围之内, 因此大部分电器都能够采用无线
方式来供电, 从电热杯一直到个人飞行器都是如此。
电像空气一样无处不在, 人类再也不用受电线的拖累了。
正如书中所提到的那样, 无线供电技术现在也已经出现了。
实际上, 近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现, 而我们现在
生活中的很多小东西, 都已经在使用无线供电。
可能不远的未来,
我们还会看到远距离和室内距离的无线供电产品, 而不会看到电线杆和高压线, ”插头”也将会变成一个历史名词。
好兆头
英特尔的这种无线供电技术, 是基于麻省理工大学的一项研究成果而开发的。
6月, 麻省理工大学的物理学助理教授马林·索尔贾希克( Marin Soljacic) 和她的研究团队公开做了一个演示。
她们给一个直径60厘米的线圈通电, 6英尺( 约1.9米) 之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。
这种马林称之为”WiTricity”技术的原理是”磁耦合共振”, 而她本人也因为这一创造获得了麦克阿瑟基金会的天才奖。
新技术所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一, 不由让人们对室内距离的无线供电重新燃起了希望。
而它的关键在于”共振”。
科学家们早就发现, 共振是一种非常高效的传输能量方式。
我们都听过诸如共振引起的铁桥坍塌、雪崩或者高音歌唱家震碎玻璃杯的故事。
无论这些故事可信度如何, 但它们的基本原理是正确的: 两个振动频率相同的物体之间能够高效传输能量, 而对不同振动频率的物体几乎没有影响。
在马林的这种新技术中, 将发送端和接
收端的线圈调校成了一个磁共振系统, 当发送端产生的振荡磁场
频率和接收端的固有频率相同时, 接收端就产生共振, 从而实现
了能量的传输。
根据共振的特性, 能量传输都是在这样一个共振系统内部进行, 对这个共振系统之外的物体不会产生什么影响。
这就像是几个厚度不同的玻璃杯不会因为同一频率的声音而同时炸碎
一样。
最妙的就是这一点了。
当发射端通电时, 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。
在这项技术中, 磁场的强度将不过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它设备产生不良影响。
在马林演示她的成果的时候, 这项技术能够达到40%左右的效率。
这在某些场合是能够接受的, 可是人们还想更进一步。
刚才我们提到的英特尔公司研究员们已经把传输效率提升到了75%, 而马林小组最近声称, 她们做到了90%。
这意味着, 一年之间提高到原来的
两倍以上!
虽然成效惊人, 但改进空间也依然很大。
下一步, 有望在提高传输效率的同时缩小发射端和接收端的体积, 最终实现用电设备内置
接收端的目标。
想象一下, 这会对生活带来什么样的影响? 我们能够完全从需要的角度出发来摆放家用电器, 不用再考虑附近是否有插座; 我们在装修房间的时候不用再考虑如何布设电线, 笔记本电脑和手机这样的小件电子设备永远显示电池充满, 清扫机器人在房间里跑来跑去, 不用过一会就去找地方充电……这一天可能很快就会来到。
市场上已经有了一些采用这种技术的原型产品, 广泛使用也只是时间问题罢了。
第二基地
尼古拉·特斯拉( Nikola Tesla) 的梦想——使用电磁波来远距离供电——可能很快就会变成现实。
早在1890年, 这位现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法, 最后提出了一个非常宏大的方案——把地球作为内导体、距离地面约60千米的电离层作为外导体, 在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振, 再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。
她想像广播一样, 将电能传遍全球。
为此, 在J. P.摩根的资助下, 她在纽约长岛建立了57米高的瓦登克里夫塔( Wardenclyffe Tower) 来实现这一构想, 但最终被迫放弃。
虽然我们现在能够从理论上证明特斯拉的方案的确可行, 可是出于世界上各个国家的区隔, 这种”天下大同”在短时间内恐怕不会成为现实。
不过另一种远程无线供电方案可能会更容易实现一点。
加拿大科学家正计划制造一架无人飞机, 飞行高度33千米, 能够在空中连续飞行几个月。
这可能是世界上第一架能够真正投入使用的远程供电飞机, 本身不携带燃料, 而是从地面的微波站中获取能量。
微波是指那些频率在300MHz到300KMHz之间的电磁波, 它的波长在1米到1毫米之间。
因为电磁波的频率越高, 能量就越集中, 方向性也越强, 因此人们认为, 使用微波来无线传递能量可能是最好的选择。
更何况, 微波能够经过硅整流二极管天线转换成电能, 转化效率能够高达95%以上——这样高的转化率已经能够让人满意了。
在这架无人机起飞之后, 地面的高功率发射机经过天线将发射机所产生的微波能量汇聚成能量集中的窄波束, 然后将其射向高空飞行的微波飞机。
微波飞机经过微波接收天线接收能量, 转换成直流电, 再由直流电动机带动飞机的螺旋桨旋转。
因为无需携带燃料和发动机, 这种飞机的有效载荷将会大大提升。
其实早在1968年, 美国航天工程师彼得·格拉泽(Peter Glaser)就已经更进一步, 提出了空间太阳能发电(SSP, Space Solar Power)的概念。
她设想在大气层外经过卫星收集太阳能发电, 然后经过微波将能量无线传输回地面, 而且重新转化成电能供人使用。
这一设想, 不是在仅数十千米的距离上用微波传递能量, 而是要把能量在三万多千米之外, 从太空精确地射向地面接收站。
想象一个地球同步卫星。
它停留在赤道上空36, 000千米的高度, 太阳能电池阵列始终对太阳定向, 微波发射天线则瞄准地面的接收天线。
这儿, 不存在在地面接收太阳能所必然面临的照射时间、气候、重力等问题, 每年有277天能够全天接受日照, 而被地球遮挡时, 最长停电时间也不过75分钟。
它每年有99%以上的时间把源源不断的太阳光能转化为电能, 效率将比地面上同样规模的太阳能电站高出十倍左右。
1977~1980年, 美国宇航局和能源部共同出资, 对空间太阳能发电的问题进行了概念研究, 得出结论: 这种方式不存在不可克服的技术困难。
可是后来这个计划一度被锁进保险柜, 原因在于耗资惊人。
当前把物品送上太空还是很花钱的, 要在太空中组装一颗收集太阳能来发电的卫星, 成本令人难以接受。
不过, 随着地球上不可再生资源的逐渐消耗, 这个计划又被摆上了桌面。
现在有几个能源消耗大国和能源匮乏的国家正在论证这种方案的可行性, 而且开始了小规模实验, 来验证在大气内进行微波能量传递以及从太空向地面发射微波束的实际效果, 而当前比较乐观的估计是, ～2020年太阳能发电卫星就能够进入实用阶段了。
亲爱的, 你需要电?。