何新云

（作者單位：新疆哈密地區(qū)工人文化宮）

無線電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

何新云

（作者單位：新疆哈密地區(qū)工人文化宮）

無線電能傳輸技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)。本文對現(xiàn)有的幾種無線電能傳輸技術(shù)進(jìn)行簡單分析，并針對該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行展望，分析了該技術(shù)在多領(lǐng)域中的應(yīng)用前景，供大家參考。

無線電能；傳輸技術(shù)；電磁感應(yīng)

無線電能傳輸技術(shù)是一種利用電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)從電源到負(fù)載無電氣接觸地，通過這種方式進(jìn)行輸電的一種方式。與傳統(tǒng)導(dǎo)線輸電方式相比，這種輸電方式的安全性與可靠性都非常高，在一些特殊場合中的應(yīng)用比較適合，所以受到了廣泛關(guān)注。目前，已經(jīng)在已有無線電能傳輸技術(shù)中得到了普遍應(yīng)用。

1　無線電能傳輸技術(shù)分析

1.1電磁感應(yīng)無線電能傳輸技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)主要利用變壓耦合器，通過磁場這一媒介使無線電能傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。本磁場主要有交流電源、一次側(cè)變換器、二次側(cè)變換器及可分離變壓器四部分組成。這種電能傳輸系統(tǒng)以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，耦合系統(tǒng)相對疏松，其傳輸能力并不強(qiáng)，一般情況下需要利用高頻變換器作為一次側(cè)變換器來使用，可分離變壓器主要以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，將電能傳輸系統(tǒng)作為最重要的組成部分，整個系統(tǒng)的高效運(yùn)行都需要由電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行保證。

1.2射頻電能傳輸技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)主要利用功率放大器將射頻信號發(fā)射出來，并通過檢波、高頻整流之后得到直流電，利用其供負(fù)載使用。手機(jī)、智能手表等便攜式終端在待機(jī)時(shí)會損耗功率，而在室內(nèi)電燈等器具中裝設(shè)射頻電能發(fā)射器，這樣就可以隨時(shí)為這些終端設(shè)備充電，不需要充電器。該項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于無線電能傳輸距離非常遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可以達(dá)10m，其缺點(diǎn)在于傳輸?shù)墓β瘦^小，最高也只能到達(dá)到毫瓦級別。

1.3電磁共振技術(shù)

對發(fā)射與接收裝置的參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，這樣發(fā)射線圈和接收線圈就會產(chǎn)生電磁共振，在共振頻率電源驅(qū)動下，本系統(tǒng)將會達(dá)到一種“電諧振”的狀態(tài)，能量在發(fā)射端及接收端之間的高效傳遞就可以得以實(shí)現(xiàn)，這種技術(shù)就是電磁諧振型電能傳輸技術(shù)。這些技術(shù)的有關(guān)研究最早見于2006年麻省理工學(xué)院的Soljiacic助理教授，利用自諧振線圈，在強(qiáng)耦合環(huán)境中利用實(shí)驗(yàn)證明了非輻射功率傳輸?shù)目尚行?。這次實(shí)驗(yàn)利用電磁共振技術(shù)，傳輸距離為線圈的8倍。

1.4激光電能傳輸技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)主要利用受激輻射放大原理，完成電能與激光之間的轉(zhuǎn)換，然后將激光發(fā)射到接收裝置中，利用接收裝置完成光電轉(zhuǎn)換。因?yàn)榧す獾姆较蛐员容^好，具有能量集中、傳播距離遠(yuǎn)等一系列特點(diǎn)，可以在小范圍內(nèi)將大量光能集中到一起。接收裝置比較小，加上傳輸效率也比較高，所以航天器、微型飛行器等可以利用這種輸電方式展開遠(yuǎn)程電力傳輸，應(yīng)用價(jià)值非常大。

1.5微波電能傳輸技術(shù)

微波電能傳輸實(shí)際上就是利用微波傳輸電能，將電能轉(zhuǎn)化成微波，再將其發(fā)射出去，形成整個周邊空間的輻射，并將微波傳話成直流電，供人們使用。通常情況下，微波電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值是有限的，因?yàn)槠鋫鬏斁嚯x一般不會超過10m，傳輸距離較短，加上這種方式的傳播功率也較小，只能在近距離小供電電器中使用。

2　無線電能傳輸?shù)膽?yīng)用范圍及前景

2.1便攜通信領(lǐng)域

美國Power Cast公司將無源型RFID技術(shù)（美國匹茲堡大學(xué)研發(fā)）為基礎(chǔ)，開發(fā)出了新一代電波接收型電能儲存裝置，這項(xiàng)裝置主要利用射頻發(fā)射裝置傳遞電能。Splash Power公司還開發(fā)出了手機(jī)充電平臺，該平臺以ICPT技術(shù)作為基礎(chǔ)。香港城市大學(xué)也在這方面展開了深入研究，許樹源教授研制出了以ICPT為基礎(chǔ)的，供手機(jī)和MP3等編寫式通訊設(shè)備進(jìn)行充電的平臺，目前其成果已經(jīng)開始進(jìn)入轉(zhuǎn)化階段。

2.2交通運(yùn)輸領(lǐng)域

目前，交通運(yùn)輸領(lǐng)域中已經(jīng)開始普遍采用ICPT技術(shù)，電動汽車和軌道機(jī)車的充電裝置中已經(jīng)廣泛使用這項(xiàng)技術(shù)。新西蘭奧克蘭大學(xué)所屬的奇思公司目前已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)成功在Rotorua國家地?zé)峁珗@的旅客電動運(yùn)輸車中應(yīng)用?，F(xiàn)階段，無線電能充電裝置開始成為無線傳輸電能領(lǐng)域中一個非常熱門的研究方向，逐漸朝著實(shí)用化的方向發(fā)展。具體來說，主要分成移動式和固定式兩種方向：移動式電動汽車的充電裝置可以隨時(shí)為行進(jìn)中的車輛補(bǔ)充能量，大大減少了相同運(yùn)行里程條件下汽車需要的電池容量；固定式在充電過程中車輛保持不動，傳輸功率和傳輸距離可以滿足電動汽車底盤高度及充電功率等方面的要求。

2.3醫(yī)療器械領(lǐng)域

在醫(yī)療技術(shù)不斷發(fā)展的進(jìn)程中，無線電能傳輸技術(shù)發(fā)揮著非常大的作用，供電方式得到了徹底改變，如心臟起搏器核電池的充電方式通常利用ICPT、PFPT等相關(guān)方式進(jìn)行體外能量的傳輸。醫(yī)療電子系統(tǒng)采用RFPT技術(shù)在體外與體內(nèi)線圈之間的電磁耦合輸送電能，利用經(jīng)皮和直接能量傳輸兩種方式傳輸電能。

3　結(jié)語

隨著近年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)絹碓綇V泛，其巨大的應(yīng)用潛力也會逐漸顯現(xiàn)出來。本文主要闡述了無線電能傳輸?shù)膸追N典型方式，并對其應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景進(jìn)行論述。

［1］朱忠尼，林潔，宋慶國，等.磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用研究［J］.空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（1）.

［2］廖承林，李均鋒，馬中原.無線電能傳輸技術(shù)在電動汽車無線充電中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代物理知識，2015（2）.