电能无线传输技术的探索----电磁传输--超声传输--激光传输.PDF

电能无线传输技术的探索(1) 电磁传输--超声传输--激光传输 吴新开 湖南科技大学 2014年10月18 日 电能无线传输技术的探索 电能无线传输技术的概念 电能无线传输 基于超声波的电能无线传输 基于激光的电能无线传输 一.电能无线传输技术的概念  “电能无线传输”是利用一种特殊设备将电源的 电能转变为可无线传播的能量，在接受端又将次 此能量转变回电能，从而到达对用电器的无线供 电。 现在已经问世的无线供电技术，根据其电能传输 原理，大致上可以分为三类： 第一类是非接触式充电技术所采用的电磁感应原 理，这种非接触式充电技术在许多便携式终端里 应用日益广泛。这种类型中，将两个线圈放置于 邻近位置上，当电流在一个线圈中流动时，所产 生的磁通量成为媒介，导致另一个线圈中也产生 电动势。 第二类是最接近实际应用的一种技术，它直接应 用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。 这和100年前的收音机原理基本相同：直接在整流 电路中将电波的交流波形变换成直流后加以利用， 但不使用放大电路等。同以前相比，这种技术的 效率得到提高，并正在推动厂商将其投入实际应 用。 第三类是利用电磁场的谐振方法。谐振技术在电 子领域应用广泛，但是，在供电技术中应用的不 是电磁波或者电流，而只是利用电场或者磁场。 2006年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理 教授Marin Soljacic的研究小组全球首次宣布了 将电场或者磁场应用于供电技术的可能性。 二.电能无线传输  美国麻省理工学院（MIT）物理学助教马林·索尔贾希克 (Marin Soljacic)的研究小组宣布，试制出了无线电力传 输装置，并已证实可向相隔 7 英尺（约2.1m）远的 60W 电灯泡送电、点亮灯泡。  索尔贾希克的研究小组此次试制的是名为“磁场耦合共振 器（magnetically coupled resonators ）”的电力收发 器。具体来说，是分别由具备振荡电路特性的线圈组成的 一对天线（照片）。直径足有数十厘米。向其中一根天线 加载数 MHz 的交流电场之后，其周围产生振动磁场，通 过共振现象向位于数段波长之内的另一根天线传输电力。 无线电力传输包括基于线圈（电感器）的电磁感 应型及电磁波收发型。此次的共振型与电磁感应 型相比，采用的磁场要弱得多，但是可以实现更 长距离的传输。与电磁波收发型相比，共振型传 输时能量逸散要少得多。论文数据显示，此次的 传输效率为 40 ％。 三.基于超声波的电能无线传输  超声波都是利用压电效应法产生的，具有工作频率宽(从 20kHz 到数 MHz)、功率容量大(可达几 KW)等特点。并且 压电材料具有逆压电效应，可方便地将超声波转换成电能。 综合压电材料的这些优点.基于超声波的电能无线输电， 是基于压电材料的超声波无线输电方式。基于超声波的无 线电能传输系统主要包括超声波的发生单元和接受单元。 所以,基于超声波的电能无线传输技术存在着如下 问题: 1.频率与波长问题.可见超声波频率越高,传输效率 越低,说明长波的传输效率较高; 2.基于超声波的电能无线传输技术在效率方面明显 优于基于电磁场的电能无线传输. 3.超声波是一种机械波,并不是电磁波,似乎我们的 研究有点