無線電能傳輸技術的研究現狀與應用

何新云

（作者單位：新疆哈密地區工人文化宮）

無線電能傳輸技術的研究現狀與應用

何新云

（作者單位：新疆哈密地區工人文化宮）

無線電能傳輸技術已經成為現階段的研究熱點。本文對現有的幾種無線電能傳輸技術進行簡單分析，并針對該項技術的應用進行展望，分析了該技術在多領域中的應用前景，供大家參考。

無線電能；傳輸技術；電磁感應

無線電能傳輸技術是一種利用電磁效應實現從電源到負載無電氣接觸地，通過這種方式進行輸電的一種方式。與傳統導線輸電方式相比，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用比較適合，所以受到了廣泛關注。目前，已經在已有無線電能傳輸技術中得到了普遍應用。

1　無線電能傳輸技術分析

1.1電磁感應無線電能傳輸技術

該項技術主要利用變壓耦合器，通過磁場這一媒介使無線電能傳輸得以實現。本磁場主要有交流電源、一次側變換器、二次側變換器及可分離變壓器四部分組成。這種電能傳輸系統以電磁感應原理為基礎，耦合系統相對疏松，其傳輸能力并不強，一般情況下需要利用高頻變換器作為一次側變換器來使用，可分離變壓器主要以電磁感應原理為基礎，將電能傳輸系統作為最重要的組成部分，整個系統的高效運行都需要由電能傳輸系統進行保證。

1.2射頻電能傳輸技術

該項技術主要利用功率放大器將射頻信號發射出來，并通過檢波、高頻整流之后得到直流電，利用其供負載使用。手機、智能手表等便攜式終端在待機時會損耗功率，而在室內電燈等器具中裝設射頻電能發射器，這樣就可以隨時為這些終端設備充電，不需要充電器。該項技術的主要優點在于無線電能傳輸距離非常遠，最遠可以達10m，其缺點在于傳輸的功率較小，最高也只能到達到毫瓦級別。

1.3電磁共振技術

對發射與接收裝置的參數進行合理調節，這樣發射線圈和接收線圈就會產生電磁共振，在共振頻率電源驅動下，本系統將會達到一種“電諧振”的狀態，能量在發射端及接收端之間的高效傳遞就可以得以實現，這種技術就是電磁諧振型電能傳輸技術。這些技術的有關研究最早見于2006年麻省理工學院的Soljiacic助理教授，利用自諧振線圈，在強耦合環境中利用實驗證明了非輻射功率傳輸的可行性。這次實驗利用電磁共振技術，傳輸距離為線圈的8倍。

1.4激光電能傳輸技術

該項技術主要利用受激輻射放大原理，完成電能與激光之間的轉換，然后將激光發射到接收裝置中，利用接收裝置完成光電轉換。因為激光的方向性比較好，具有能量集中、傳播距離遠等一系列特點，可以在小范圍內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程電力傳輸，應用價值非常大。

1.5微波電能傳輸技術

微波電能傳輸實際上就是利用微波傳輸電能，將電能轉化成微波，再將其發射出去，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，微波電能傳輸技術的應用價值是有限的，因為其傳輸距離一般不會超過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　無線電能傳輸的應用范圍及前景

2.1便攜通信領域

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

2.2交通運輸領域

目前，交通運輸領域中已經開始普遍采用ICPT技術，電動汽車和軌道機車的充電裝置中已經廣泛使用這項技術。新西蘭奧克蘭大學所屬的奇思公司目前已經將這項技術成功在Rotorua國家地熱公園的旅客電動運輸車中應用。現階段，無線電能充電裝置開始成為無線傳輸電能領域中一個非常熱門的研究方向，逐漸朝著實用化的方向發展。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為行進中的車輛補充能量，大大減少了相同運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醫療器械領域

在醫療技術不斷發展的進程中，無線電能傳輸技術發揮著非常大的作用，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等相關方式進行體外能量的傳輸。醫療電子系統采用RFPT技術在體外與體內線圈之間的電磁耦合輸送電能，利用經皮和直接能量傳輸兩種方式傳輸電能。

3　結語

隨著近年來科學技術的快速發展，無線電能傳輸技術的應用領域將會越來越廣泛，其巨大的應用潛力也會逐漸顯現出來。本文主要闡述了無線電能傳輸的幾種典型方式，并對其應用領域及發展前景進行論述。

［1］朱忠尼，林潔，宋慶國，等.磁耦合諧振式無線電能傳輸技術發展和應用研究［J］.空軍預警學院學報，2014（1）.

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