無線能量傳輸技術研究

王樞

摘 要 本文對無線能量傳輸技術的背景、方式、特點進行了研究，并分析了可行性。

關鍵詞 無線能量傳輸 特點 可行性

中圖分類號：TM724 文獻標識碼：A

1無線能量傳輸技術的背景

無線能量傳輸或無線功率傳輸，是指能量從能量源傳輸到店負載的一個過程，這個過程不是用傳統的有線來完成，而是通過無線傳輸實現。

從上世紀末開始，電子信息技術的發展突飛猛進，當前還呈現出移動和無線通信網絡日益融合的趨勢，憑借新一代無線網絡技術，人們可以“隨時、隨地”聯網，可以利用藍牙技術進行無線傳輸數據。而無線能量傳輸技術將使手機、筆記本電腦、電視等家用電器，乃至大型的電力系統實現“隔空”能量輸送——不難猜想這會省去多少麻煩——這也必將會是生活空間中無線技術的又一輪革命。

無線能量傳輸技術不僅在工廠企業、能源、航天航空、軍事、水下作業等領域有重要價值，而且在家用電器、交通設施、醫療衛生等民用領域也具有廣泛的應用前景。在中國科技協會成立50周年的慶祝活動中，無線能量傳輸技術被評為“10項引領未來的科學技術”之一。

2無線能量的傳輸方式

目前，根據無線能量的傳輸方式，可將其分為三種：輻射式、電磁感應式以及電磁共振式。

2.1輻射傳輸式

輻射能量傳輸方式，主要是以微波的形式通過天線發送和接收能量，例如微波無線能量傳輸技術，就是利用微波轉換裝置把直流電轉換成微波，然后通過天線發射；接收天線接收大功率微波束后，將其通過微波整流器重新轉變為直流電。

2.2電磁感應傳輸式

電磁感應式傳輸是利用電磁感應原理，采用可分離變壓器或松耦合變壓器實現非接觸感應式電能的傳輸。該技術是將兩個電磁線圈放置在相鄰的位置上，當其中一個線圈中流動的電流發生變化時，另外一個線圈中也產生感應電動勢，從而實現能量的無線傳輸。

2.3電磁共振傳輸式

電磁共振式能量傳輸是由電場與磁場在相同頻率下發生共振相互作用實現電磁能量的無線傳輸，這種方式也是目前宇宙空間中最廣泛、傳遞速度最快的一種能量傳輸方式，由于電磁波傳播速率為光速，且傳輸定點性好，因此這種能量傳輸的無線方式最有發展前景。

3無線能量傳輸的特點

通用性：由于電波的傳輸與設備的充電接口無關，所以電子產品將不受插座和線纜的束縛，供電與充電都將更方便，而且不同品牌、不同接口的電氣接口或充電器不兼容的問題會得到徹底解決。

便攜性：在不久的將來，全球性的無線充電設施就會遍布每個會議室、候車廳和其他公共場所，消費者可以利用這些無線充電設備隨時隨地充電，這一切都將因為無線供電的存在而變得非常便捷，就像今天在網吧、辦公室可以自由自在地上網沖浪一樣。

美觀性：沒有了紛繁復雜的各種充電接口，便攜式移動電子設備的體積將進一步縮小，從而增加用電設備的美觀性與方便性。

安全性：家電設備因為可以省去金屬接點和電氣連接開口，因此電火花問題便可以得到避免，從而避免了爆炸的可能性，同時也可以避免由于經常性插拔引起的插頭損壞等問題，包括接觸不良等安全隱患；同時，電子產品的防水性和密封性將進一步增強，由電池供電的醫療設備將具備防水性能，并且便于消毒。

應激性：無線供電還可用于地球上許多條件缺乏或無法布置輸電線的地方，例如沙漠、海島、偏僻的山村、待開發的南極大陸和北冰洋等；另外可以解決常規供電中難以解決的問題，如加拿大等國開始嘗試使用輻射式供電驅動的無人飛機作為電視轉播臺，美國有研究者設想在高速公路沿線設立微波發射臺，為沿途汽車提供能源供應。

永久性：將來，如果空間太陽能發電實現真正的商業化運作，人類將能從空間太陽能得到巨大的能量獲取，從而真正解決能源問題，也真正實現綠色能源。既促進了太陽能的開發，還可向地球以及地球以外的用電場合提供能源；既解決了地球能源日益枯竭的問題，又減少了地球的污染、造福子孫后代。

4無線能量傳輸的可行性

無線能量傳輸，意即使能量通過無線方式進行傳播。空間內這種傳輸方式無處不在。“場”這個肉眼不可見的物質無時無刻不在影響著我們所處的周圍環境，科幻小說中的“生物場”甚至能影響生物的應激反應。在空間中，電離子運動產生電場、磁場交替的電磁場。地磁場甚至能左右地球表面大氣、水汽的運動。無線能量的傳輸不僅僅是人類的專利發明，也是大自然中一項獨有的規律。當空氣中的電離子運動時會產生電場、磁場的交錯運動與傳播，在空間就形成了一種特殊的物質層——電磁場。這個場不僅僅會對地球表面的地貌、地形發生影響，甚至會對生命體的生長形態發生重要改變。如今人類利用科技手段使這種物質有了更新一層次的利用：當使用人工電流激發產生電磁波時，用電器的接收部分會接收這種能量，對其進行形式的轉換，使接收到的電磁波轉換成可供電器負載直接使用的電流。endprint