無線能量傳輸技術(shù)研究

王樞

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

關(guān)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(shù)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?shù)降曦撦d的一個過程，這個過程不是用傳統(tǒng)的有線來完成，而是通過無線傳輸實現(xiàn)。

從上世紀末開始，電子信息技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，當前還呈現(xiàn)出移動和無線通信網(wǎng)絡(luò)日益融合的趨勢，憑借新一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們可以“隨時、隨地”聯(lián)網(wǎng)，可以利用藍牙技術(shù)進行無線傳輸數(shù)據(jù)。而無線能量傳輸技術(shù)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(tǒng)實現(xiàn)“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(shù)的又一輪革命。

無線能量傳輸技術(shù)不僅在工廠企業(yè)、能源、航天航空、軍事、水下作業(yè)等領(lǐng)域有重要價值，而且在家用電器、交通設(shè)施、醫(yī)療衛(wèi)生等民用領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。在中國科技協(xié)會成立50周年的慶祝活動中，無線能量傳輸技術(shù)被評為“10項引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)”之一。

2無線能量的傳輸方式

目前，根據(jù)無線能量的傳輸方式，可將其分為三種：輻射式、電磁感應(yīng)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(fā)送和接收能量，例如微波無線能量傳輸技術(shù)，就是利用微波轉(zhuǎn)換裝置把直流電轉(zhuǎn)換成微波，然后通過天線發(fā)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(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟?/p>

2.2電磁感應(yīng)傳輸式

電磁感應(yīng)式傳輸是利用電磁感應(yīng)原理，采用可分離變壓器或松耦合變壓器實現(xiàn)非接觸感應(yīng)式電能的傳輸。該技術(shù)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(fā)生變化時，另外一個線圈中也產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而實現(xiàn)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(fā)生共振相互作用實現(xiàn)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?shù)臒o線方式最有發(fā)展前景。

3無線能量傳輸?shù)奶攸c

通用性：由于電波的傳輸與設(shè)備的充電接口無關(guān)，所以電子產(chǎn)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(shè)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(shè)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(wǎng)吧、辦公室可以自由自在地上網(wǎng)沖浪一樣。

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

安全性：家電設(shè)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(jīng)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(chǎn)品的防水性和密封性將進一步增強，由電池供電的醫(yī)療設(shè)備將具備防水性能，并且便于消毒。

應(yīng)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(fā)的南極大陸和北冰洋等；另外可以解決常規(guī)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(qū)動的無人飛機作為電視轉(zhuǎn)播臺，美國有研究者設(shè)想在高速公路沿線設(shè)立微波發(fā)射臺，為沿途汽車提供能源供應(yīng)。

永久性：將來，如果空間太陽能發(fā)電實現(xiàn)真正的商業(yè)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(xiàn)綠色能源。既促進了太陽能的開發(fā)，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?shù)目尚行?/p>

無線能量傳輸，意即使能量通過無線方式進行傳播。空間內(nèi)這種傳輸方式無處不在。“場”這個肉眼不可見的物質(zhì)無時無刻不在影響著我們所處的周圍環(huán)境，科幻小說中的“生物場”甚至能影響生物的應(yīng)激反應(yīng)。在空間中，電離子運動產(chǎn)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(fā)明，也是大自然中一項獨有的規(guī)律。當空氣中的電離子運動時會產(chǎn)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(zhì)層——電磁場。這個場不僅僅會對地球表面的地貌、地形發(fā)生影響，甚至?xí)ιw的生長形態(tài)發(fā)生重要改變。如今人類利用科技手段使這種物質(zhì)有了更新一層次的利用：當使用人工電流激發(fā)產(chǎn)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(zhuǎn)換，使接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成可供電器負載直接使用的電流。endprint