无线传能综述

无线传能综述

摘要

传统的电能传输方式大多通过导线或插座将电能传输到终端产品，这种传输方式会带来摩擦，易产生电火花等问题，从而影响电气设备的安全可靠性。而无线电力传输作为一项新兴的电力传输技术，使我们摆脱传统的电能传输方式，近年来受到了国际范围的广泛关注。文章讲述了无线电能传输技术在国内外的研究现状，详细叙述了现有理论框架下的四种无线电能传输技术，并比较了四种技术的特点和应用领域。最后，阐述了新型无线电能传应用前景及面对问题。

关键词：电磁感应；电磁共振；射频技术；微波

ABSTRACT

Traditional way of power transmission mostly through a wire or socket to transmit electricity to end products, this way of transmission will lead to friction, easy to produce the problem such as spark, which affects the safety and reliability of the electrical equipment. The wireless power transmission as a new power transmission technology, make us get rid of the traditional way of power transmission, in recent years has received the widespread attention of the international scope. The article tells the story of radio transmission technology research status at home and abroad, is described in detail the existing theory under the framework of four types of wireless transmission technology, and compares the four technical characteristics and application fields. Finally, this paper expounds the new radio can pass application prospect and problems.

Key words:Electromagnetic induction. Magnetic resonance; Radio frequency technology; microwave

目录

1绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 无线电发展历程 (1)

1.3 各国研究现状 (2)

2 无线电力传输及其分类 (4)

2.1 电磁感应 (4)

2.2 电磁谐振 (7)

2.3 射频 (10)

2.4 微波 (11)

3 广泛的应用领域 (15)

3.1 交通运输领域 (15)

3.2 医疗器械领域 (16)

3.3 便携通信领域 (16)

3.4 航空航天领域 (16)

3.5 水下探测领域 (17)

4 无线电力传输面临的问题及发展 (17)

参考文献 (18)

1绪论

1.1 概述

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，由于存在摩擦、老化等问题，电能传输过程中很容易产生火花，进而影响到用电设备的寿命和用电安全。另外，传统的有线电力传输方式不能满足一些特殊应用场合的需要，如矿井和水中等。此外，植入体内的医疗设备的长期供电也存在很大的不便。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。这些问题都在呼唤一种脱离金属导线的电能传输方式，即无线电能传输（wireless power transfer，WPT)，又称为无接触式电能传输（contactless power transfer，CPT)，指的是电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。实现无线电能传输将使人类应用电能更加宽广、更加灵活。

1.2 无线电发展历程

无线电力传输研究始于19世纪末。1890年，尼古拉·特斯拉（Nikola

Tesla）做了无线输电试验，他构想的无线输电方法，是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。但因财力不足，特斯拉的无线输电构想并没有得到实现。1967年,美国空军同雷神公司合作进行了世界上首次电力微波传输试验，成功地通过微波向模拟直升机提供电力。1968年，美国工程师彼得·格拉泽(Peter Glaser) 提出空间太阳能发电(Space Solar Power，SSP) 概念，其构想是在地球外层空间建立太阳能发电基地，通过微波将电能传回地球，并通过整流天线把微波转换成电能。1979年，美国航空航天局NASA和美国能源部联合提出太阳能计划—建立“SPS太阳能卫星基准系统”。1994年，科学家利用微波成功地将5kW的电力送达42m 处。1995年，美国航空暨太空总署(NASA) 建立了一个集研究、技术与投资于一体的250MW太阳能动力系统(SPS)。2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特(G.Pignolet) 利用微波进行长距离无线输电试验。一部发电机发出的电能首先通过磁控管被转变为电磁微波，再由微波发射器将微波束送出40m外的接收器将微波束接收后由变流机转换为电流，然后将200W 的电灯泡点亮。2003年，欧盟在非洲的留尼汪岛建造了一个10万kW的实验型微波输电装置，实现了以2.45GHz 频率向接近1km 的格朗巴桑村(Grand-Basin) 进行点对点无线供电。

2007年3月，美国宾夕法尼亚州Power cast公司开发无线充电技术，可为各种耗电