无线电力传输技术的基本原理与应用前景

无线电力传输技术的基本原理与应用前景

【摘要】无线电力传输将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传输，这种技术解除了对于导线的依赖。阐述了无线电力传输的基本原理，并对其未来可能的应用做了探讨。

【关键词】无线电力传输技术；电磁感应；射频

时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。不知不觉各种理不清的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，在无线数据传输技术日益普及之时，无线电力传输也不再是幻想，在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。准供电线圈就能开始充电。

1.无线电力传输的基本原理

1.1电磁感应—短程传输

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。发射线圈和接收线圈之间利用磁耦合来传递能量。若发电线圈中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场接受线圈中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。

1.2电磁耦合共振—中程传输

中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。

具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。

1.3微波/激光—远程传输

理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以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利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。

2.无线电力技术的应用前景

2.1为难以架设线路或危险的地区供应电能

高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供。

2.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题

我国的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。但是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。

2.3无接点充电插座

随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。无线供电“片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。

2.4为以微波作为能源的交通运输工具供电

以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3-300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，如果把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。

3.结束语

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。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。

【参考文献】

［１］白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用［J］.湘南学院学报，2010，31，（5）：51-53.

［２］刘永军.无线电力传输技术：创造未来空间神话［J］.中国电子商情（基础电子），2008，11：70-75.