无线能量传输的三种方式
无线能量传输技术
195技术应用·无线能量传输技术黄霞丽（湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074）摘 要：无线能量传输技术是随着对无接触供电的需求不断增加而逐渐发展起来的新技术。
该技术不依赖于有线的传输媒介，对于有线供电部署困难的场景尤其是人体内部医用装置的供电具有重要的意义。
本文重点介绍无线能量传输技术的发展及当前主要的研究热点和研究方向。
同时针对无线能量传输技术存在的问题和应用前景进行了介绍。
关键词：无线能量传输；无线供电；电磁耦合1 无线能量传输技术的发展无线能量传输技术是指通过非接触的方式传输的能量的一种技术。
自1831年法拉第发现电磁感应现象以来，电能主要是靠导线来传输，电气设备主要通过插头和插座等电连接器的接触来获得电能，这种传输方式会产生摩擦、磨损和裸露导体等现象，很容易产生接触火花，从而影响供电的安全性和稳定性[1-4]。
1888年，赫兹通过实验证明了电磁波可以在自由空间产生，并能在接收端被检测到，这是最早的无线能量传输实验。
到十九世纪末，物理学家尼古拉正式提出无线能量传输的构想[5-6]。
由于早期无线能量传输的效率很低且没有市场需求，因此人们对这一研究缺乏热情。
直到二十世纪六十年代，随着医学的发展，对人工心脏等心脏辅助装置的无线供电的需求促使人们开始研究无线供电技术在医学上的应用。
随后，到了九十年代，人们对这一技术研究的兴趣越来越浓厚，并开始对其进行深入的研究，从而满足各行各业对无线供电技术的需求。
2 国内外研究现状新西兰奥克兰大学电子与电气学研究中心的Boys教授领导的研究团队从上世纪90年代开始对无线能量传输技术进行了系统的研究，并在有轨车辆、电动汽车等领域取得了突破性成果。
美国通用汽车公司提出了在电动汽车上应用无线充电技术的设想，于1996年12月首次推出了利用无线能量传输技术充电的电动车概念车EV1.其子公司Delco Electronics研制的Magne-charge是最先商业化的电动汽车非接触电能传输系统之一，专门用于EV1型电动汽车充电。
5G通信网络中的无线能量传输技术研究与应用
5G通信网络中的无线能量传输技术研究与应用1. 引言随着信息通信技术的快速发展，人们对于无线通信的需求越来越多样化和高效化。
5G通信网络应运而生，以其超高的速度、低延迟和巨大的容量，将为人们的生活带来巨大的变革。
然而，5G网络的高能耗仍然是一个挑战，而无线能量传输技术被提出作为一种可行的解决方案。
本文将探讨5G通信网络中的无线能量传输技术的研究和应用。
2. 无线能量传输技术的概述无线能量传输技术是指通过无线电波、微波或激光等方式将电能传输到电子设备的技术。
它可以使设备免受电池容量限制，持续进行高效的通信和数据处理。
5G通信网络中的无线能量传输技术主要包括远程无线能量传输和近场无线充电两种方式。
3. 远程无线能量传输技术远程无线能量传输技术基于电磁感应原理，通过发射端的电磁辐射将能量传输到接收端，并通过功率转换和能量管理模块将接收到的能量转化成电能供电。
远程无线能量传输技术可以实现对移动设备的长距离供电，如无人机、智能手机等。
然而，远程无线能量传输技术存在能量传输效率低、传输距离有限等问题，需要进一步的研究和改进。
4. 近场无线充电技术近场无线充电技术是指通过电磁场的感应耦合或电磁辐射来传输能量，供应给电子设备。
它可以通过近场无线电波的感应耦合或者电磁辐射将能量传递到接收端，实现对设备的充电。
近场无线充电技术具有高效、方便的优势，被广泛应用于智能手机、智能手表等设备中。
然而，近场无线充电技术的传输距离有限，需要设备与充电源之间的间距较近，对于5G网络中一些移动设备的供电仍然存在一定的限制。
5. 5G通信网络中的无线能量传输应用5G通信网络中的无线能量传输技术将使移动设备在通信过程中不再受固有电池容量的限制，实现长时间高负载的通信和数据处理。
这将推动物联网的发展，如智能家居、无人机等。
此外，5G网络中的无线能量传输技术还可以应用于医疗领域，如无线充电心脏起搏器，减少了手术和更换心脏起搏器的困扰。
此外，无线能量传输也可以应用于智能交通系统，如充电电动汽车等。
无线远距离电能传输(0127)
超长距离, 高频,无线电能传输装置研制引言：电能无线传输一直是人类的梦想，许多国内外科学家对此进行不断的研究。
人们提出了三种电能无线传输方式：一是微波线电能传输方式。
该方式利用无线电波收发原理传输电能，传输功率只能在几毫瓦至一百毫瓦之间，应用范围不大；二是电磁感应无线电能传输方式。
该方式利用变压器原副边耦合原理传输电能，传输功率大，效率高，但距离很近，仅在1cm内，目前已在轨道交通方面应用；三是谐振耦合电能无线传输方式。
该方式利用电路中电感电容谐振原理传输电能，理论上电能的传输功率、传输距离不受限制。
第一种方案原理就像我们常用的变压器，初级线圈和次级线圈并没有接触交变的电场和磁场起到了传输电能的作用，该方案效率相对而言比较高；而第二种方案是通过对载波进行与解调从而实现电能传输，广泛用于无线广播等领域，效率非常低；第三种方案是前两种方案的综合，想通过共振原理实现电能的有效传输就必须在发射和接收端下工夫，传统的效率底下的调制方法是不能实现电能的有效传输，我们小组将着重在电磁耦合方案上进行探索。
摘要：电能给人类带来巨大的发展。
然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，它给人们带来极大的不便。
因此人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。
综合考虑到实际应用上传输效率和传输距离等因素，我们小组给出了一种用电磁耦合阵列定位最大耦合系数的电力传输方案。
关键字：无线电能传输谐振传输效率电磁耦合传输距离耦合阵列1 整体方案设计及理论分析（第1部分标题，请根据此标题进行论文整理）2、硬件电路设计（第3部分标题，请根据此标题进行论文整理）3、控制方法与软件设计（第4部分标题，请根据此标题进行论文整理）4、实验及结果（第5部分标题，请根据此标题进行论文整理）1、整体方案设计及理论分析1.1电磁耦合能量无线传输系统由能量发送器(Transmitter)，分离式功率变压器(Transformer) ，和能量接收器(Receiver)三部分组成，如图1所示。
无线能量传输原理
无线能量传输的方式
无线能量传输的原理—电磁感应式
基本原理：在初级线圈通入一定频率的交流电源，通过电磁感应原理将会在 次级线圈产生一定的电流，从而实现了将能量从发射端传递到接收端。
无线能量传输的原理—电磁共振式
无线能量传输的原理—无线电波式
无线能量传输的原理—无线电波式
Power cast公司研制出可以 将无线电波转化成直流电的接 收装置，可在约1米范围内 的不同电子装置的电池充电
微波能量传输系统各部分的传输效率
一个微波能量传输系统的几个基本组成部 分如下图所示
直流一直流转换效率理论 最大值一76% 直流一直流转换效率实验值一 54%
微波无线能量传输—频率的选择
频率选择需考虑的因素 1)天线孔径大小 2)频率对系统整体效率的影响 3)与部件效率直接相关的散热问题 4)恶劣气象条件下的可靠性问题 5)现有可用元件的先进性 6)所选频率对其他电磁波谱的影响
不同大气条件下微波能量传输效率与频率的 关系
无线能量传输的原理—激光方式
Hale Waihona Puke 线能量传输的原理—超声波波方式无线能量传输各种方式的特点
无线能量传输各种方式的特点
谢谢！
无线能量传输的原理—微波方式
无线能量传输的原理—微波方式
微波无线能量传输的特性
作为一种点对点的能量传输方式，WPT具 有以下特点: 1）能量源和耗能点之间的能量传输系统是 无质量的 2）以光速传输能量 3）能量传输方向可迅速变换 4）在真空中传递能量无损耗 5）波长较长时在大气中能量传递损耗很小 6）能量传输不受地球引力差的影响 7）工作在微波波段，换能器可以很轻
Energy Wireless Transfer
什么是无线能量传输？
无线能量传输技术研究
无线能量传输技术研究近年来，无线能量传输技术成为人们关注的焦点之一。
传统的能量传输方式，如电线、电池等，限制了电子设备的使用范围和灵活度。
而无线能量传输技术的出现，为我们的生活带来了新的可能性。
一、无线能量传输技术的原理无线能量传输技术是利用电磁波的能量传输原理，通过电磁场的耦合将能量从一个地方传输到另一个地方。
这一技术的核心是电磁辐射，通过电磁波的传播，实现能量的传输和接收。
二、无线能量传输技术的应用领域无线能量传输技术在诸多领域具有广泛的应用前景。
其中，无线充电是无线能量传输技术最为广泛的应用之一。
使用无线充电技术，我们可以摆脱传统的电线束缚，随时随地给手机、平板电脑等设备充电，极大地提升了使用的便捷性。
此外，无线能量传输技术还可以应用于医疗领域，通过无线方式为植入式医疗设备供电，避免了传统电池更换的困扰。
此外，无线能量传输技术还可以应用于汽车充电、智能家居、工业自动化等领域。
三、无线能量传输技术的发展趋势随着科技的不断进步，无线能量传输技术也在不断演进和完善。
目前，最常用的无线能量传输技术有电磁辐射式传输和磁共振式传输。
电磁辐射式传输是通过电磁波传播能量，传输距离相对较远，但效率较低。
而磁共振式传输则是通过谐振腔和谐振磁场来实现能量的传输，传输距离相对较短，但效率较高。
未来，无线能量传输技术有望进一步提高传输效率，延长传输距离，以满足不同领域、不同场景下的需求。
四、无线能量传输技术的挑战与解决方案然而，无线能量传输技术在发展过程中面临着一些挑战。
其中之一是效率问题。
目前的无线充电技术虽然便捷，但传输效率较低，能量损耗较大。
为了提高传输效率，研究人员正在探索新的材料和技术，以减少能量损耗。
另一个挑战是传输距离问题，当前的传输距离相对较短，不适用于一些特殊场景。
解决这个问题的方法之一是采用中继传输技术，通过增设传输节点来延长传输距离。
此外，无线能量传输技术还需要应对安全和健康问题，避免辐射对人体和环境造成的损害。
无线携能通信
1.论文中设计的系统构建
WIFI首先经过天线进入整流器变成一个低压的DC信号，再经过升压斩波器变成高一点的DC信号，DC存储的能量将存储在电源里面。
系统中用了两个天线，一个天线用来收集WIFI 的能量，一个天线用来传输传感器信号。
方案中使用TI的DC-DC的bq25570芯片；传感器模块使用nRF51422 ANT SoC模块
这个系统的问题在于启动阶段比较慢，因为仅靠电容充电很难使电压达到芯片所需要的供电需求
三种无线能量传输方式：电磁感应方式（传输距离有限），电磁耦合共振方式，远程辐射方式（远距离传输）
无线电波是能量与信息的载体，这是其本质属性。
因此，WPT与WIT的原理是一致的，都是依靠无线电波为载体在收发两端间进行能量与信息的传输，但二者侧重不同：WPT关注的是无线电波中所携带的能量，因而传输效率是WPT系统的核心指标；而WIT则着眼在附于能量之上的信息，因此更高的信息传输速率、传输可靠性以及系统容量是WIT系统的永恒追求。
WPT与WIT相结合的可行性不言而喻，
动态功率分配：
方法1：TS方式，将一段信号中前几个比特位用于存储信号。
方法2：SPS方式，即按一定的比率将能量存储到信息中去
方法3：OPS方式，将一个数据块中前几个比特位用于存储信号，后面的按一定比率存储能量。
无线能量传输介绍
无线充电医疗设备
无线充电医疗设备是指使用无线能量传输技 术为医疗设备提供电能的设备。这些设备通 常包括植入式心脏起搏器、神经刺激器等。
无线充电医疗设备可以提高患者的舒 适度和便利性，减少感染风险和手术 成本。
02
无线能量传输技术原理
无线能量传输的物理原理
电磁感应
电磁波传播
微波传输
磁场共振
通过变化的磁场产生电 流，实现能量的无线传
输。
利用电磁波的传播特性， 将能量从发射器传送到
接收器。
利用微波的特性，将能量 集中在一个方向上传输，
适用于远距离传输。
利用磁场共振原理，实 现高效的无线能量传输。
无线能量传输的技术分类
制定无线能量传输技术的标准和规范，促进其广泛应用和互通 性。
积极探索无线能量传输技术在不同领域的应用，如医疗、农业 、工业等，拓展其应用范围和市场规模。
感谢您的观看
THANKS
无线能量传输的背景和重要性
背景
随着物联网、智能家居、无线充电等技术的快速发展，无线能量传输的需求越来越大。传统的有线连接方式已经 无法满足这些应用的需求，因此无线能量传输技术变得越来越重要。
重要性
无线能量传输技术可以解决有线连接的限制和不便，提高设备的灵活性和便利性。它还可以降低设备的维护成本 和复杂性，提高设备的可靠性和安全性。此外，无线能量传输技术还可以促进物联网、智能家居等领域的快速发 展，推动社会的进步和创新。
随着技术的不断发展，无线充电手机已经成为市场上的主流产品，许多品牌和型号 都支持无线充电功能。
无线充电汽车
无线充电汽车是指通过无线方式为电动汽车充电的技术。这种技术允许 电动汽车在停车场或路边安全地进行充电，而无需使用电缆或插头。
无线电能传输的实现
无线电能传输的实现随着现代科技的不断发展和进步，人类对能源的需求也越来越大，在这个背景下，无线电能传输技术的出现被认为是一种具有非常大潜力的新能源技术。
无线电能传输是指利用电磁波信号来传输能量，使电子设备在无需接触的情况下，以无线方式从空气中获取电能或其他形式的能源，从而提高了电能的利用效率，同时也降低了能源的浪费率。
无线电能传输技术的实现是基于电磁波信号的传输原理，其具体实现方法可以分为两种：短距离无线电能传输和长距离无线电能传输。
短距离无线电能传输是一种基于无线电感应原理的电能传输技术，它通常运用于局部用电设备的供电，如智能手机、智能手表等智能设备的充电，以及无线电源和数字电子设备的供电，无需与电缆直接接触。
短距离无线电能传输主要采用谐振原理和磁共振原理来传输电能，其基本原理是通过发射端的功率放大器将电能转换为电磁波，并在接收端将其再转换为电能供电。
在这个过程中，传输的电能会因为电磁波的传输距离和介质损耗而发生功率下降，所以其传输距离比较有限，一般在几米到十几米左右。
与短距离无线电能传输不同，长距离无线电能传输则是一种基于电磁波无线传播技术的电能传输方式，它可以在空气中传输电能，从而实现远距离的供电。
长距离无线电能传输的实现需要克服许多技术难点，例如发射端和接收端之间的电磁波传输距离越远，传输效率会越低，同时电磁波也有可能会被干扰或反射，影响传输效果；此外，传输过程中会出现电能的损耗现象，加上无线电能传输本身的损耗，能量的转换效率非常低，当能够实现10000米以上距离的长距离无线电能传输时，当然还需要克服无线电能传输过程中的其他技术难点。
目前的科技水平已经能够实现数百米的长距离无线电能传输，但要实现将电能传输数千甚至万公里以上的远距离无线电能传输技术还需要多方共同努力攻克技术难关。
总的来说，无线电能传输技术的出现为我们提供了一个全新的思路和途径，为降低能源的浪费率和提高能源利用效率提供了新的方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无线能量传输技术是将电能从电能发射端传输到负载的一个过程，这个过程不是通过传统的电线完成，而是通过无线实现。
目前在国内外研究的无线能量传输技术，根据其传输原理，大致上可以分为三类：第一类是感应耦合式无线能量传输技术，这种技术主要利用电磁感应原理，采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输。
该项技术可以实现较大功率的电能无线传输，但由于传输原理的局限传输距离被限制在毫米等级。
第二类是电磁波无线能量传输技术，例如微波技术，该技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。
该技术优点在于可以实现极高功率的无线传输，但是在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，能量传输受方向限制，并且不能绕过或穿过障碍物，微波在空气中的损耗也大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害。
第三类是磁耦合谐振式无线能量传输技术。
该技术通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。
该技术最早是由美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic的研究小组于2006年11月在美国AIP工业物理论坛上提出，并于2007 年6月，通过实验进行了验证，相隔2.16m隔空将一只60W灯泡点亮，并在<<science>>杂志上发表了题为“Wireless Power Transfer Via Strongly Coupled Magnetic Resonances”。
该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离可以达到米级范围。
目前该技术尚处于基础理论和实验研究阶段，对该技术我们做了一些研究，发现这项技术其很有发展潜力，相信在不久的将来这项技术会进入我们的生活，进入真正的无线时代，让我们试目以待吧。