何新云

（作者單位：新疆哈密地區(qū)工人文化宮）

無(wú)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(wú)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(duì)現(xiàn)有的幾種無(wú)線電能傳輸技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，并針對(duì)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(wú)線電能；傳輸技術(shù)；電磁感應(yīng)

無(wú)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(wú)電氣接觸地，通過(guò)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(chǎng)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(wú)線電能傳輸技術(shù)中得到了普遍應(yīng)用。

1　無(wú)線電能傳輸技術(shù)分析

1.1電磁感應(yīng)無(wú)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(guò)磁場(chǎng)這一媒介使無(wú)線電能傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。本磁場(chǎng)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(duì)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(lái)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(gè)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(hào)發(fā)射出來(lái)，并通過(guò)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(huì)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(wú)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(jí)別。

1.3電磁共振技術(shù)

對(duì)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(huì)產(chǎn)生電磁共振，在共振頻率電源驅(qū)動(dòng)下，本系統(tǒng)將會(huì)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(jiàn)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(kāi)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(gè)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(huì)超過(guò)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(wú)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(guó)Power Cast公司將無(wú)源型RFID技術(shù)（美國(guó)匹茲堡大學(xué)研發(fā)）為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出了新一代電波接收型電能儲(chǔ)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(kāi)發(fā)出了手機(jī)充電平臺(tái)，該平臺(tái)以ICPT技術(shù)作為基礎(chǔ)。香港城市大學(xué)也在這方面展開(kāi)了深入研究，許樹(shù)源教授研制出了以ICPT為基礎(chǔ)的，供手機(jī)和MP3等編寫(xiě)式通訊設(shè)備進(jìn)行充電的平臺(tái)，目前其成果已經(jīng)開(kāi)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(kāi)始普遍采用ICPT技術(shù)，電動(dòng)汽車(chē)和軌道機(jī)車(chē)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(guó)家地?zé)峁珗@的旅客電動(dòng)運(yùn)輸車(chē)中應(yīng)用。現(xiàn)階段，無(wú)線電能充電裝置開(kāi)始成為無(wú)線傳輸電能領(lǐng)域中一個(gè)非常熱門(mén)的研究方向，逐漸朝著實(shí)用化的方向發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，主要分成移動(dòng)式和固定式兩種方向：移動(dòng)式電動(dòng)汽車(chē)的充電裝置可以隨時(shí)為行進(jìn)中的車(chē)輛補(bǔ)充能量，大大減少了相同運(yùn)行里程條件下汽車(chē)需要的電池容量；固定式在充電過(guò)程中車(chē)輛保持不動(dòng)，傳輸功率和傳輸距離可以滿足電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)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(wú)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(yǔ)

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛，其巨大的應(yīng)用潛力也會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。本文主要闡述了無(wú)線電能傳輸?shù)膸追N典型方式，并對(duì)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(guó)，等.磁耦合諧振式無(wú)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(wú)線電能傳輸技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代物理知識(shí)，2015（2）.