【能量在电磁场中传输特性探究10000字（论文）】

能量在电磁场中传输特性研究摘要 （1）1绪论 （2）1.1引言 （2）1.2无线电力传输技术简介 （2）1.2.1电磁感应方式的无线电力传输技术 （3）1.2.2磁耦合谐振方式的无线电力传输技术 （4）1.2.3微波方式的无线电力传输技术 （4）1.2.4电磁耦合方式的无线电力传输技术 （5）1.2.5激光方式的无线电力传输技术 （6）1.2.6超声波式无线电力传输技术 （6）1.3三种常见无线电力传输技术对比 （7）1.4磁耦合谐振技术国内外发展现状 （7）1.5本文的主要研究内容 （8）2实验原理 （9）3传输特性分析 （10）3.1输出功率、传输效率与负载电阻的关系 （10）3.2输出功率、传输效率与距离的关系 （11）3.3输出功率、传输效率与线圈相对角度的关系 （12）3.4输出功率、传输效率与不同介质中电源频率关系测定 （13）4结论 （16）参考文献 （）摘要：基于对耦合谐振式能量在电磁场中传输特性实验装置的研究，本文分析了负载电阻、线圈距离、线圈相对角度与电磁场能量输出功率、传输效率的关系，以及在不同介质中（空气、铝板、铁丝网及有机玻璃）电磁场能量输出功率与传输效率随频率变化的关系。实验结果表明，当负载电阻为15Ω时，传输效率出现极大值；随着线圈间距的增大，传输效率逐渐减小；输出功率则在距离为14cm时达到最大值0.179W（输入电压为2V，负载电阻为15Ω）；随线圈相对角度的减小，输出功率和传输效率增大，线圈平行时最大。在有机玻璃中的输出功率、传输效率与空气介质中相似；铝板和铁丝网则对能量传输存在较大的阻碍。1绪论引言电能是指电以各种形式做功的能力，有直流电能、交流电能、高频电能等。电能可以靠有线或无线的形式，作远距离的传输。1890年，尼拉特斯拉构想把地球作为内导体，把地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波震荡模式在地球与电离层之间建立起大约8HZ的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来实现无线电能传输。但因财力不足，这个构想没能实现，但之后无线电能传输的研究一直没有中断过。近年来耦合谐振式无线电力传输技术的发展使其在医疗设备、家用电器、电动汽车、无线传感网络等诸多领域得到了广泛应用。无线电力传输技术的目标是实现大容量、高效率、长距离传输，并满足在实际生活应用的需求。无线电力传输技术简介无线电能传输又称为无线电力传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量（如电磁场能、激光等），隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为中能，实现无线电能传输。目前，无线电能传输技术的方式主要有如图1-1所示的几种方式。辐射式无线电能传输：采用微波进行电能传输，利用电磁辐射原理，由电源送出电力，通过微波转换器将交流电变换成微波，再通过发射站的微波发射天线送到空间，然后传输到地面微波接收站，再通过转换器将微波变换成交流电。激光式无线电能传输：以大功率激光光束为能量介质，利用光电效应实现能量传输，适用于中远距离能量传输。电场耦合式和磁场耦合式无线电能传输：电场耦合式电源侧的金属平板和负载侧的金属平板形成电容，利用电容的电场进行电能传输。磁场耦合式无线电能传输利用电源侧的线圈产生交变磁场，耦合到负载侧的线圈，进而将电能传递给负载。根据是否发生谐振以及传输距离相对于传输线圈直径的大小，磁场耦合式无线电能传输可以分成感应式和谐振式。感应式机理类似于可分离变压器。气隙部分代替可铁芯，导致磁力线没有定向的通道和负载侧的线圈相较链。因此只有在较短的距离下，才能实现较大功率和较高效率的传输。而谐振式无线电能传输则利用谐振原理，使得其在中等距离传输时，仍能得到较高的效率和较大的功率，并且电能传输不受空间非磁性障碍物的影响。相比于感应式，该方法传输距离较远，相对于辐射式，其对电磁环境的影响较小，且功率较大。正是由于这些优点，耦合谐振式无线电能传输技术得到越来越多的研究。总的可以分为以下几种，第一种是采用磁场耦合式的无线电力传输技术，其中包含电磁感应和强磁耦合谐振两种方式。第二种是采用电场耦合式的无线电力传输技术。第三种是电磁辐射式的无线电力传输技术，包含微波和激光两种方式。第四种是利用超声波的无线电力传输技术。图1-1无线电力传输分类1.2.1电磁感应方式的无线电力传输技术无线电力传输的电磁感应方式，采用电磁感应原理进行无线电力传输，又称作感应耦合无线电力传输。这一方法与现有变压器类似，但不同点是，现有变压器的原边和副边相互紧紧缠绕在一起，电磁感应的原边和副边则被分离开来。该系统包含输入整流、高频逆变、可分离式变压器和输出整流滤波等环节。其中，可分离型变压器可根据原边和副边的相对移动分为静态、旋转和相对运动动三种形态。系统的主要工作原理是，通过输入整流滤波，获得稳定的直流电压，然后通过高频逆变，在分离变压器的原边电感中生成高频交流电流、高频磁场，电能通过磁场耦合来传递。分压变压器副边侧形成高频交流，最后通过输出流滤波为负载提供能量。图1-2电磁感应方式无线电力传输结构框图一般而言电磁感应技术具有较大的功率传输能力且传输距离较短，并且在近距离传输时具有较高的但会随着传输距离的增大而急剧衰减的效率。可分离变压器的系统对原边与副边的横向错位会严重影响传输性能且漏磁较大，即系统的横向位置精确度要求高。并且当金属异物进入传输线圈之间时会有局部发热现象的产生。1.2.2磁耦合谐振方式的无线电力传输技术磁耦合谐振式的无线电力传输技术，首次于2006年11月由麻省理工学院的学者在美国物理学会工业物理论坛上提出。采用非辐射性磁场作为传输媒介的这种技术，是通过具有相同固有谐振频率的振荡器来进行无线能量传输的。如图1-3所示是其典型的四线圈传输系统结构，其基本工作原理是由电路产生与所使用的谐振线圈具有相同固有频率的高频正弦信号，再将经过线性功率放大之后高频正弦信号，注入到发送端LC谐振线圈，之后经过了非辐射性高频磁场耦合的能量再传递到接收端的谐振线圈，最后经过输出整流滤波为负载提高能量。图1-3典型四线圈强磁耦合无线电力传输结构框图非辐射性强磁耦合谐振的无线电力传输技术，相比于电磁感应技术，能够应用于中等传输距离上，就有较高的传输效率；其传输容量一般也在中小功率等级上。对谐振线圈的方向与位置仅有较低的精确度要求，即发送端与接收端错位只对传输性能产生相对较小的影响；能为其传递能量的物体都是具有相同或者相近固有谐振频率，因而对周围一些其他物体的影响小，同时对周围的一些非磁性障碍物（如木质材料、混凝土等）有较强的穿透能力。并且耦合性质的磁场是非辐射性的，因此不会产生严重的电磁干扰现象，也几乎不会对人体健康危害。1.2.3微波方式的无线电力传输技术与电磁感应方式和磁耦合谐振方式所不相同，微波方式实现无线电力传输技术所利用的是电磁辐射来实现能量的无线传输。如图所示，为微波方式的典型传输系统结构。系统先把电能转换成微波，微波能量又由发射天线从自由空间传递到接收天线，再经过微波整流器件，把微波转换成电能，从而实现无线能量传输。图1-4微波方式的无线电力传输系统结构框图微波方式的无线电力传输系统的优点是能够在较远的距离下进行能量的传输，且输入的频率越高就能传输越大的能量，因此在需要远距离大功率无线电力传输的场合被普遍应用。但微波方式无线电力传输的缺点是其在能量传输过程中辐射损耗大，并且传输定向性差，传输效率也低于其他无线电力传输方式，可能会对通信造成一定程度干扰，并且产生的辐射也可能会对人体造成一定程度的伤害。1.2.4电磁耦合方式的无线电力传输电场耦合式无线电力传输技术与同样为近场传输的磁场耦合方式类似。但差别是磁场耦合方式进行无线能量传输利用的是耦合电感中的交流磁场；而电场耦合方式进行无线能量传输则是利用的收发端的两个电极所构成的电容当中的交流电场。如图1-5所示的电场耦合无线电力传输技术是由产生高频振荡振荡器，升压电路以及耦合电极构成，经过装置形成了高压交变电场，由接收端传输过来的电能，再经过整流滤波等环节之后向负载供电。图1-5电场耦合式无线电力传输系统结构电场耦合式无线电力传输技术的优势有发热小、低电磁干扰、能不间断的在金属环境下传输能量以及具有较低的错位敏感度等，但电场耦合式无线电力传输技术的致命缺陷是其工作过程中的电场会对人体造成更大的危害，并且传输距离近，因而这种技术的研究和应用相对较少。1.2.5激光方式的无线电力传输技术激光方式的无线电力传输技术，在原理上与普通激光发生器基本相同，差距比较大的地方只在于传输功率的数量级上。在此方式的无线电力传输系统中，电能经过激光发生器，转换成携带能量激光，在空间中直线传输到接收装置中，接收装置吸收激光后转换成电能，最后经过电能整流处理之后为负载供电。激光方式的无线能量传输系统具有方向性强、传输功率大、传输距离远的优势；并且对电气和电磁隔离没有要求；其缺陷有激光只能直线传输，无法穿透障碍物；并且在系统的接收端，存在严重的发热现象；人或其他生物不慎触碰会造成严重灼伤等，存在较大的安全隐患。因而这种无线电力传输技术无法大规模推广，只能应用于某些特殊场合，例如激光武器和激光推进卫星等。1.2.6超声波式无线电力传输技术超声波指频率在20kHz以上的声波；它可在多种媒介中不造成电磁干扰的传播，又具备方向性强、能量集中的优点，故而可作为无线电能传输的载体。超声波无线电力传输系统如图1-6所示。系统将放大过之后高频脉冲，在阻抗匹配网络的作用下，加载到压电材料的两端，压电材料可以将电能转换为超声波能量，再在接收端把超声波能量转换为电能，最后经过整流之后输出稳定的电流供负载使用。图1-6超声波式无线电力传输系统超声波方式的无线电力传输技术在传输距离方面要优于磁场耦合式和电场耦合方式，但其传输距离仍在中短距离的范围内。此种方式的无线电力传输技术研究正处于起步阶段，如何提高振荡系统的功率以及如何解决传输效率与输出功率之间的固有矛盾等问题任有待解决。三种常见无线电力传输技术对比以上的无线电力传输技术中研究最多也最常见的三种方式分别为电磁感应式、磁耦合谐振式以及微波方式三种方式，这三种不同的方式在运用过程中各有优缺点。电磁感应方式的优点是就有较大的传输功率范围（几瓦~几百千瓦），近距离传输效率高，工作频率低，用电子电力器件易于实现，技术趋于成熟。缺点是传输距离短，一般在厘米级；效率随距离增大急剧衰减；对收发端错位敏感；异物进入会出现局部发热，电磁干扰与传输效率之间存在矛盾。主要运用于便携式电子产品充电，轨道交通大功率供电，EV无线充电等。磁耦合谐振式的优点是可在中等距离传输(几米范围内);效率相对较高;对收发端错位不敏感;对非谐振物体影响小，且穿透能力强;电磁干扰小。缺点是工作频率高(几百kHz~十几MHz)，不利于电力电子器件实现;传输性能对频率变化敏感;工作频率缺乏行业标准;传输功率有待提高;技术尚不成熟。主要运用于便携式电子产品充电;EV无线充电;家用消费电子设备供电等。微波方式的优点为可以实现远程传输。缺点有工作频率在微波段，常规器件实现难;系统功率密度低，大功率传输困难;对通信设备干扰严重;传输效率低。主要运用于航天飞机充电;太阳能卫星等。磁耦合谐振技术国内外发展现状无线电能传输技术以其独特的传输优势成为当下国内外的热点研究课题，其中的磁耦合谐振式无线电能传输技术凭借自身近场区传输的优势成为了当前最为热门的无线电能传输方式之一。磁耦合谐振式无线电能传输技术的传输距离较远，可以做到从十几厘米到几米的传输，传输功率广泛，传输频率可以在几十瓦到几千瓦，电能传输效率高，可以达到40%～90%，在各个方面都具有比其他无线电力传输技术明显的优势。随着磁耦合式无线电能传输技术的不断完善和发展，必将能够在人们日常生活中的各领域取得广泛的应用。随着人们生活水平的提高，智能手机等便携式电子设备慢慢的进入了人们日常生活的方方面面，成为了生活的必需品，随之而来的便是这些电子设备的充电问题，传统的充电方式存在的各种弊端，日渐不能满足人们追求更方便快捷充电方式的需求。无线充电技术的应用则能够满足人们的这种需求，新的充电方式可以实现即方即冲，随着行业的规范和技术的革新，无线充电器能够适配的品牌会越来越大，兼容性会越来越强。随着无线充电技术的发展，其在便携式电子设备领域会有更多的应用随着医疗技术的发展，医疗水平的提高，更多的病患可以在植入式医疗设备的帮助下正常的生活，甚至得以延续生命，也可以实时的检测人体各项指标，让患者可以尽快的排查危险。但这些植入式医疗设备都将面临一个电量耗尽的问题，这时传统的手段只能重新更换电池，这种方式成本较高，并会给患者带来伤痛。无线电力传输技术的引入可以很好的解决这个问题，不需要手术就可以为植入式医疗设备带来更强的续航能力，随着无线充电技术的发展，其在植入式医疗设备领域会有更深的应用。随着人们环保意识的提高，以及能源和气候等诸多问题，新能源汽车开始进入人们的日常生活。由于传统能源汽车仍然占据主流，以及换电站的昂贵成本，如何快速、高效、安全的为电动汽车的充电就成为了亟需解决的问题。一旦电动汽车的无线充电技术得到突破，无线充电技术能够大规模的普及和应用，将对电动汽车领域带来极大的推动。随着水下设备技术的发展，传统的通过电缆为水下设备进行湿插拔式充电的操作，不仅操作复杂、成本昂贵，还容易发生漏电事故，这些问题严重的限制了水下设备的发展。为了追求更高的续航,更强的工作能力，磁耦合式无线充电技术的发展为这一目标提供了可能性。磁耦合式无线充电技术在近、中距离都可以为水下设备提供大功率的电力传输，这一技术可以为海洋环境下工作的水下航线设备提供电力补给。随着磁耦合式无线充电机的发展，将在水下设备领域取得广泛的应用。本文的主要研究内容本文就磁耦合式无线电力传输过程中能量在电磁场中传输特性展开了研究，分析了在不同的条件下装置的输出功率及传输效率。本文的绪论部分主要对目前常见的一些无线电力传输技术的优缺点以及应用领域进行了分析，并着重分析了磁耦合式无线电力传输技术当前在国内为的发展状况和应用前景。第二部分部分主要说明了本文所使用的实验装置的基本原理以及对输出功率和传输效率计算方式。第三部分是对实验过程中采集的数据进行了处理和分析，主要分析了负载电阻、线圈距离、线圈相对角度与电磁场能量输出功率、传输效率的关系，以及在不同介质中（空气、铝板、铁丝网及有机玻璃）电磁场能量输出功率与传输效率随频率变化的关系。第四部分是对实验结果的分析和总结。2实验原理电能无线传输技术是一种新型的无线传输技术，它基于电磁谐振耦合原理，通过两个具有相同谐振频率的线圈产生的高频交变的磁场，通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现电能通过非接触方式在一定距离上的传输。图2-1是两线圈磁耦合谐振式无线电能传输原理示意图。磁耦合谐振：该部分是核心部件，可以产生和接收磁场能量，是电路和磁场的耦合媒介，由谐振圈(发射线圈和接收线圈）、电容（寄生电容或外接电容）构成；磁场驱动源：该部分包括供电和高频激磁电路，可以将家用的50Hz交流电转化为线圈中的高频电流（3kHz到30MHz)，用于产生谐振磁场，实现无线电能传输；能量接收：该部分主要包括高频整流电路和负载驱动电路。直流直流接受线圈发送线圈耦合磁场电流磁场驱动源整流负载电路电流磁耦合谐振部分能量接收图2-1两线圈磁耦合谐振式无线电能传输原理示意图磁耦合谐振体：发送线圈在高频电流作用下产生高频交变的磁场，内部的磁感线与线圈轴线平行。发送线圈和接收线圈由于具有相同的谐振频率，在磁场的作用下产生谐振，接收线圈产生高频交变电流，实现电能传递。电能无线传输系统受多种因素影响，其中较为重要的因素包括谐振线圈的尺寸、个数、频率、距离、角度或负载，改变其中之一均可以影响传输效率。磁场中所处物质对磁场传输也有影响，物质分为非磁性介质，软磁性介质和硬磁性介质三大类。磁场可以不变形地穿透非磁性介质（例如纸板）磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性介质，磁场不能穿透软磁性介质(例如金属板），通常如硅钢和软铁等，而只能在其中传导，据此可以实现磁屏蔽。不容易去磁性的物质叫硬磁性介质(如四氧化三铁），磁场遇到硬磁性介质会发生变形。磁性介质放入线圈磁场中会对磁场造成干扰，造成系统传输的谐振频率偏移。磁耦合谐振式无线电能传输的系统输出功率、传输效率和频率、线圈距离、负载等参数有关，优化以上参数可使系统处于最佳运行状态，使输出功率或效率达到最佳。系统输出功率：………………………2-(1)传输效率的测定可以由输入输出比值测得，即：…2-(2)其中、分别为输出输入电压峰值，、分别为发射和接收线圈中的电流峰值。3传输特性分析3.1输出功率、传输效率与负载电阻的关系能量在电磁场中传输特性试验装置由磁耦合谐振线圈（BEM-5043）、400mm长导轨（BEM-5201-04）、介质组（BEM-5525）、电阻负载模块（BEM-5045）、PASO850通用接口（UI-5000）、电压传感器（UI-5100）、连接导线（BEM-5046）等组成。为了研究输出功率、传输效率与负载电阻的关系，本文利用实验装置测量了在不同的负载电阻下，输入电压为5V，频率为102kHz、线圈间距为5cm，空气介质中输出功率与传输效率的变化情况。根据测量可以得到线圈的输出电压峰值为、输出电流峰值为、输入电压峰值为。利用公式………………3-（1） …………3-（2）计算出输出功率和传输效率。测得、的关系。如图3-1所示：不同负载电阻下输出功率和传输效率不同，在给定条件下,输出功率随负载电阻的增大而逐渐增大，负载100Ω时输出功率为0.938w，传输效率则呈现先增后减的趋势，且在负载电阻为15Ω时达到最大值96.4%。图3-1输出功率、传输效率与负载电阻的关系曲线3.2输出功率、传输效率与距离的关系为了研究输出功率、传输效率与距离的关系，本文利用装置测量了在输入电压为2V、频率为102kHz，负载电阻为15Ω的条件下，在空气介质中，测量得到两线圈在不同距离下的输出电压峰值、输出电流峰值、输入电压峰值。根据公式3-（1）和3-（2）分别计算出输出功率、传输效率。改变线圈距离，测得、的变化。如图3-2所示，输出功率在一段距离下随距离的增加而增大，在距离为14cm时达到最大值0.179W。在距离超出14cm后则随着距离的不断增大输出功率逐渐减小，在距离为30cm时输出功率为0.017w。可以看出，传输效率随线圈距离的增加而减小，在距离小于8cm的阶段，传输效率随距离增加而减小的幅度较小，在距离为8cm到20cm的阶段传输效率随距离增加而减小的幅度显著增加，在距离为20cm之后的阶段中，传输效率随距离增加而减小的幅度慢慢减小。图3-2输出功率、传输效率与距离的关系3.3输出功率、传输效率与线圈相对角度的关系为研究在不同线圈相对角度下的传输效率特性，负载选择R=15Ω电阻，输入电压为2V、频率为102kHz、线圈的距离为10cm。在空气介质中，测量得到两线圈在不同相对角度下的输出电压峰值、输出电流峰值、输入电压峰值。根据公式3-（1）和3-（2）分别计算出输出功率、传输效率。得出输出功率与传输效率分别与线圈角度的变化关系。如图3-3所示，输出功率与传输效率在线圈角度为正负90度之间存在明显的对称性。在-90°到-70°及90°到70°的阶段输出功率显著提升，并在-70°和70°时达到最大值0.168W和0.190W。之后在-70°到-40°及70°到40°的阶段有略微下降，在-40°和40°时分别达到0.124W和0.131W。之后在-40°到0°及0°到40°的阶段有小幅度上升，整体趋于稳定，在0°时传输功率最大，达到0.144W。这种现象的原因可能是当两线圈垂直时，两线圈无法形成互感，因而无法传输能量，当相对角度减小，互感效应更加明显，当相对角度为零时达到最大。但是由于线圈本身的大小相对于线圈之间的距离不可以忽略不计，角度减小的过程中线圈的距离开始变大，因而在一定阶段中，传输功率有所降低。传输效率在-90°到-60°及90°到60°的这一阶段内也显著提高，在-60°到-40°及60°到40°这一阶段小幅度提高，在-40°和40°时达到最大值77.67%和81.41%。在-40°到40°的阶段中传输效率趋于稳定，0°时的传输效率为77.54%。图3-3输出功率、传输效率与线圈相对角度的关系3.4输出功率、传输效率与不同介质中电源频率关系测定为研究在不同介质中电源频率随输出功率和传输效率的关系，负载选择R=15Ω电阻，输入电压为5V、线圈间距为10cm。在不同的介质中，分别测量得到两线圈在不同电源频率下的输出电压峰值、输出电流峰值、输入电压峰值。根据公式3-（1）和3-（2）分别计算出输出功率、传输效率。得出输出功率与传输效率随频率的变化而变化的关系，如图3-4所示，为空气介质中输出功率与传输效率随频率变化的关系。输出功率与传输效率总体呈现为先增加后减小的趋势，在80kHz到92kHz的阶段中，输出功率与传输效率随电源频率的增加而缓慢增加，在92kHz时的输出功率与传输效率分别为0.087W和15.688%，在92kHz到103kHz的阶段中，输出功率与传输效率均随着电源频率的增加而快速增加，传输效率在103kHz处的达到最大值为75.6%，输出功率在101kHz处达到最大值为0.88W。并在处于最大值附近的频率，即在101kHz到104kHz中输出功率与传输效率均维持在最大值附近。图3-4空气介质中输出功率和传输效率与频率的关系图3-5为在铝板介质中输出功率和传输效率随频率的变化关系，输出功率与传输效率总体呈现为先增加后减小的趋势，在频率为80kHz到96kHz的阶段输出功率与传输效率均处于极低的状态，在频率为96kHz到104kHz的阶段输出功率与传输效率处于缓慢增长的状态，在104kHz到110kHz的阶段输出功率与传输效率陡然上升，并在110kHz时输出功率和传输效率均达到最大值，分别为0.093W和4.576%。当频率超过110kHz后，输出功率与传输效率均急剧减小，在114kHz时分别降低至0.012W和1.621%,之后的阶段输出功率与传输效率均随频率的增加缓慢减小。相较于在空气介质中，在铝板介质中各个频率中的输出功率和传输效率均有很大程度的缩减，原因可能是金属铝板对能量的传输存在较大的阻碍，并且由于材料的性质不同，其在最大输出功率和传输效率时所对应的频率也不相同。图3-5铝板介质中输出功率和传输效率与频率的关系图3-6为在铁丝网介质中输出功率和传输效率随频率的变化关系，输出功率与传输效率总体呈现为先增加后减小的趋势，在80kHz到96kHz的阶段，输出功率与传输效率随电源频率的增大而缓慢增大但均接近于零，96kHz输出功率与传输效率分别仅为0.007W和1.316%。在96kHz到106kHz的阶段，输出功率与传输效率快速提升且提升速度越来越快，在106kHz输出功率与传输效率均达到最大值，分别为0.251W和12.476%。当频率超过106kHz之后，输出功率与传输效率开始随频率的增加而不断减小，降低的速度在106kHz到114kHz阶段很快，之后呈缓慢降低的趋势。在铁丝网介质中，各频率下的输出功率与传输效率均远小于在空气介质中，但略高于在铝板介质中，原因可能是铁丝网对能量的传输也有较强的阻碍，其阻碍能力略低于铝板。图3-6铁丝网介质中输出功率和传输效率与频率的关系图3-7为在有机玻璃介质中输出功率和传输效率随频率的变化关系，输出功率与传输效率总体呈现为先增加后减小的趋势，在80kHz到92kHz的阶段中，输出功率与传输效率随电源频率的增加而缓慢增加，在92kHz时的输出功率与传输效率分别为0.088W和15.919%，在92kHz到102kHz的阶段中，输出功率与传输效率均随着电源频率的增加而快速增加，输出功率在102kHz时达到最大值为0.860W,传输效率也在102kHz时达到最大值为74.860%。并在处于最大值附近的频率，即在101kHz到104kHz中输出功率与传输效率均维持在最大值附近。而后在大于105kHz的阶段里，输出功率与传输效率出现了较为明显的下降，并在106kHz到110kHz这一段里下降尤为明显，输出功率和传输效率从106kHz时的0.434W和56.086%下降为110kHz时的0.166W和33.854%，之后的阶段则呈缓慢下降趋势。有机玻璃介质中输出功率与传输效率随频率变化的关系与空气介质中的关系相似，处于极大值时的电源频率相近，最大输出功率与最大传输效率与空气介质中也相差不大。图3-7有机玻璃介质中输出功率和传输效率与频率的关系4结论本文就无线电力传输技术的多种方式进行了分析，简析了现行的各种无线电力传输技术的原理、发展状况、优缺点以及可以应用的领域，对无线电力传输技术的发展起到了一定的借鉴作用。本文主要研究了耦合谐振式能量在电磁场中传输特性试验装置。研究了输出功率与传输效率与负载电阻的关系，发现在空气中，负载电阻为15Ω时传输效率达到最大值96.4%。本文还研究了输出功率、传输效率与两谐振线圈距离的关系，输出功率在距离为14cm时达到了一个最大值为0.179W（输入电压为2V），传输效率则随着线圈距离的出现了明显的衰减，即两谐振线圈之间距离越短，传输效率越高。当两谐振线圈之间出现相对角度时，输出功率与传输效率也出现了变化，当两线圈互相垂直时，输出功率与传输效率近乎为零，随着相对角度的减小，输出功率与传输效率逐渐增大，起初的变化幅度很大，当两谐振线圈的相对角度小于正负60度时，输出功率与传输效率变化幅度开始减缓，并逐渐趋于稳定，当两谐振线圈的相对角度为零，即两线圈平行时，输出功率与传输效率达到了一个极大值，分别为0.144W（输入电压为2V）和77.54%。本文还研究了在不同介质下，输出功率、传输效率与电源频率的关系。空气介质中，传输效率在频率为103kHz处的达到最大值为75.6%，输出功率在频率为101kHz处达到最大值为0.88W。在有机玻璃介质中输出功率在102kHz时达到最大值为0.860W,传输效率也在102kHz时达到最大值为74.860%。有机玻璃介质中输出功率与传输效率随频率变化的关系与空气介质中的关系相似，处于极大值时的电源频率相近，最大输出功率与最大传输效率与空气介质中也相差不大。在铝板介质中，当电源频率为110kHz时输出功率和传输效率均达到最大值，分别为0.093W和4.576%。在铁丝网介质中，当电源频率为106kHz时输出功率与传输效率均达到最大值，分别为0.251W和12.476%。铝板和铁丝网中各个电源频率中输出功率、传输效率均远小于空气介质中，说明铝板和铁丝网对能量的传输存在较大的阻碍。参考文献[1] 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