无线电力传输系统

1、无线电力传输系统,wireless power transmission,综述,Wireless power or wireless energy transmission is the transmission of electrical energy from a power source to an electrical load without man-made conductors. Wikipedia.Org,综述,1890年提出无线电力传输的构想 1891年发明可进行无线电力传输实验的一种分布参数高频共振变压器（特斯拉线圈） 1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机 1901

2、年开始在纽约附近的长岛建造用于进行跨大西洋无线电广播和无线电能传输实验的沃登克里弗塔,尼古拉特斯拉（Nikola Tesla，1856年1943年）,综述,特斯拉于1891年在哥伦比亚大学展示无线电力传输,综述,位于堪培拉国家科学技术中心的特斯拉线圈,游戏中的特斯拉线圈,综述,沃登克里弗塔,1901年，特斯拉说服当时亿万富翁摩根，征得了15万美元资助，最终建成了一座高187英尺铁塔，铁塔顶部有一个直径为68英尺的半球型圆顶，用于进行跨大西洋无线电广播和无线电能传输实验，铁塔尚未完工，特斯拉就迫不及待地开始了他的实验。实际上，摩根只对特斯拉的商业价值感兴趣，他认为特斯拉能够借这个项目实现无线通讯

3、。1901年12月12日，马可尼完成了跨大西洋的无线电传送实验，由于马可尼赶在特斯拉之前成功完成了实验，摩根停止了对特斯拉实验的资助。1903年，特斯拉陷入了财政危机。1912年，他被判罚2.35万美元，用以偿还他的债务，同时实验工地的设备被法院没收充当抵押，沃登克里弗塔也被拆除。,综述,20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布朗(W. C. Brown)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成了现实。 2007年，美国麻省理工学院的Marin Soljacic等人在无线电能传输方面取得了新 进展，他们用两米外的一个电源，“隔空”点亮了一盏6

4、0瓦的灯泡。 2008年12月17日成立无线充电联盟（Wireless Power Consortium），2010年8月31日，无线充电联盟在北京正式将无线充电技术引入中国。,实现方法,1.电磁感应式,基本原理 如左图所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量，若在线圈L1中通以交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。系统的传输效率取决于发射和接收线圈之间的耦合系数k和品质因数Q。其中，耦合系数k又与两个线圈之间的距离z等因素有关，因此该系统对于发射与接收装置之间的距离十分敏感，多用于近距离传输。,实现方法,优点：

5、制造成本较低、结构简单、技术可靠。 缺点：传输功率较小、传送距离短，一般只适用于为 小型便携式电子设备供电。,实现方法,电动牙刷,手机充电,应用,实现方法,2.电磁耦合共振式,该方式基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电能高效的传输。整个装置如左图所示，包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量源相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转换成磁场；当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。该方式的有效距离

6、与其线圈直径为同数量级。,实现方法,优点：利用磁场通过近场传输，辐射小，具有方向性。 中等距离传输，传输效率较高。 能量传输不受空间障碍物（非磁性）影响。 缺点：谐振耦合方式安全实现问题比较严重，要想更好的实现谐振耦合，需要传输频率在几兆到几百兆赫兹之间，而这一段频率又是产生谐振最困难的波段。,实现方法,应用： 在美国举行的2010年国际消费电子产品展（CES）上，海尔展出了利用无线供电技术的高清电视，该电视采用美国无线电力公司（Witricity）的电磁共振耦合技术，电视的背面内置有约1英尺（30.48cm）的线圈，可在距离1m之外的地方供应100W的电力。,实现方法,3.辐射式：利用微波辐射传输能量,1979年，美国航空航天局NASA和美国能源部联合提出太阳能计划，建立“SPS太阳能卫星基准系统”。 SPS（Solar Power satellite）是太阳能发电卫星，处在地球约36000km的静止轨道上，那里太阳的能量约为地球上的1.4倍。据测算，一个SPS所装载的太阳电池的直流输出功率为10GW，其输出的电力通过振荡器变换成微波电力，从送电的天线向地球表面以微波（2.45GHz）形式无线送电。地球上的