无线充电工作原理分类
无线充电的原理
无线充电的原理
无线充电技术是利用电磁场来进行能量传输，以实现无需通过电缆连接便可将在发射器端产生的能量传输到接收器上，并将其转化为电能储存在设备的电池中，实现充电的功能。
一、原理：
1、电磁能量传输原理：无线充电是利用“电磁能量传输原理”实现的，即通过电磁场完成电能的传输，并将传输到的能量转换为电能，以实现充电的功能。
2、发射器与接收器的原理：发射器由发射模块和发射线圈组成，发射模块可以产生出电磁场，而线圈可以将电磁能量放大；接收器也由接收模块和接收线圈组成，接收模块用来收集外界传来的电磁场，并将其转换为电能存放在设备内的电池中。
3、安全保护：无线充电技术在充电过程中采用多重保护机制，如温度控制、充电流量控制和太阳能电池板报警等，保证充电安全。
二、优点：
1、免去了连接线材的麻烦：采用无线充电，不再需要担心连接线材的烦恼，只需要把发射与接收器放置在指定位置，设备就可以自动完成充电。
2、高效稳定：无线充电技术在充电过程中采用最高稳定的电磁场，能够更加有效的完成充电，无线充电的传输效率可以达到90%以上，节
省一定的电能损耗。
3、环境友好：无线充电技术不含任何有毒物质，充电过程中没有任何
射线，安全环保，符合现代科技的发展要求。
三、缺点：
1、空间限制：无线充电过程中，发射器与接收器之间只能保持有限距离，过大的距离就会使能量传输无法实现，从而导致充电失败。
2、费用昂贵：无线充电技术需要按照一定的标准制作，并采用大型发
射器与接收器，制造成本较高，使得无线充电价格昂贵。
3、输出功率有限：有些型号的无线充电技术，输出的功率只有有限的，无法满足大功率设备的充电需求，导致充电效果不佳。
无线充电技术(四种主要方式)原理与应用实例图文详解
无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无绳电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域及电动汽车和列车领域。
未来可以将无线充电装置安装在办公桌内部,只要将笔记本或PDA 等电器放在桌上就能够立即供电。
以下是四种主要无线充电方式：无线充电方式 充电效率使用频率范围传输距离电场耦合方式电磁感应方式92%22KHz数mm-数cm磁共振方式95%13.56MHz 数cm-数m无线电波方式38% 2.45GHz 数m-1.电磁感应方式无线供电驱动一枚60W电灯泡，效率高达75%。
电磁感应无线充电产品示意图电磁感应方式，送电线圈与受电线圈的中心必须完全吻合。
稍有错位的话，传输效率就会急剧下降。
下图靠移动送电线圈对准位置来提高效率。
目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。
Qi源自汉语“气功”中的“气”， 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。
通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。
在伦敦利用其最新研发的感应式电能传输技术成功实现为电动汽车无线充电。
在展示过程中，该公司将电能接收垫安装于雪铁龙电动汽车车身下侧，这样电池就可以通过无线充电系统进行无线充电。
电动牙刷无线充电示意图一种无线充电器发送和接收原理图2. 磁共振方式磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。
排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。
同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。
相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。
磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。
应用：三菱汽车展示供电距离为20cm，供电效率达90％以上。
线圈之间最大允许错位为20cm。
如果后轮靠在车挡上停车，基本能停在容许范围内。
索尼公司发布的一款样机：无电源线的电视机利用磁场共振实现无线供电的电视机。
无线充电原理
无线充电原理
无线充电是一种通过非接触式方式为设备提供电能的技术，它是基于电磁感应原理实现的。
一般来说，无线充电系统由两个主要部分组成：发射器和接收器。
发射器通常是一个装有能量源和电磁线圈的设备。
能量源可以是电网络或者电池，通过有线电路将电能传输到电磁线圈。
电磁线圈是由导线绕成的一种线圈，当通电时会产生一个变化的磁场。
接收器位于需要接收能量的设备中，同样由电磁线圈构成。
当发射器中的电流通过电磁线圈产生磁场时，接收器中的线圈感应到该磁场，进而产生电流。
这种电磁感应是通过法拉第电磁感应定律实现的。
为了提高无线充电的效率，发射器和接收器之间需要保持一定的距离和对齐方式。
这是因为电磁场的强度随着距离的增加而减弱，如果距离过远，接收到的能量将会非常有限。
在发射器和接收器之间传输的能量是通过磁场的相互作用实现的。
当接收器中的电流流经接收器的电阻负载时，能量会被转化为电能供设备使用。
有时候还会添加一些谐振器来优化能量的传输效果。
需要注意的是，无线充电系统的效率和能量损耗与传输距离和对齐程度密切相关。
较长的传输距离和较差的对齐方式都会导致无线充电效果的降低。
总之，无线充电利用电磁感应原理，通过发射器产生的磁场将能量传输给接收器，从而实现设备的无线充电。
这种技术可以为电子设备的便携性和使用体验提供极大的改善。
无线充电的原理介绍和应用
无线充电的原理介绍和应用1. 无线充电的原理1.1 电磁感应原理•无线充电是通过电磁感应原理实现的。
•根据安培环路定律，当电流通过一个线圈时，会产生一个磁场。
•当另一个线圈靠近产生磁场的线圈，并且两个线圈之间存在空气间隙时，磁场会在空气中产生变化，并在另一个线圈中诱发电流。
•这个诱发电流可以用来充电。
1.2 共振耦合原理•无线充电中常使用的一种技术是共振耦合原理。
•共振耦合充电系统由两个线圈组成，一个是发射器线圈，一个是接收器线圈。
•发射器线圈中的电流通过共振电容器产生一个特定频率的电磁场。
•当接收器线圈靠近发射器线圈时，两个线圈之间会发生共振。
•这种共振现象会增加能量的传输效率，同时减少能量的损失。
2. 无线充电的应用2.1 智能手机无线充电•无线充电技术已经在智能手机中得到了广泛应用。
•用户只需将支持无线充电的智能手机放在充电器上，即可进行充电，省去了插拔充电线的麻烦。
•目前市面上有多种无线充电技术，包括Qi无线充电技术和PMA无线充电技术等。
2.2 电动汽车无线充电•无线充电技术也开始应用于电动汽车的充电领域。
•传统的电动汽车充电需要使用充电桩或者插座进行充电，不仅麻烦而且存在安全隐患。
•采用无线充电技术可以避免使用充电线，只需将车辆停在配备有无线充电设备的停车位上即可进行充电。
•这种无线充电技术为电动汽车的使用提供了更方便、安全的充电方式。
2.3 家用电器无线充电•无线充电技术还被应用于家用电器领域。
•用户可以使用无线充电器为电动牙刷、电动剃须刀等家用电器充电。
•这种无线充电方式减少了线材的使用，使用户更方便使用家用电器。
2.4 医疗设备无线充电•无线充电技术还被广泛应用于医疗设备领域。
•医疗设备通常需要长时间使用，传统的充电方式不方便并且存在卫生隐患。
•无线充电技术可以帮助医疗设备消除充电线的使用，提供更方便、安全的充电方式。
2.5 特殊环境下的无线充电应用•无线充电技术还可以在一些特殊环境下进行应用。
无线充电工作原理
无线充电技术工作原理无线充电的工作原理主要基于电磁感应、电磁共振、无线电波（RF）、电场耦合传输技术，这些技术允许电能通过非物理接触的方式从充电基座（或发射器）传输到电子设备（或接收器）的电池中。
以下是这三种主要无线充电技术的工作原理：①电磁感应式无线充电：1．这是目前应用最广泛、技术最成熟的无线充电方式。
其基本原理与变压器相似，利用交变电流通过初级线圈产生交变磁场，次级线圈则感应出电动势并转换为电流，从而实现电能的无线传输。
2．充电时，充电设备（如手机）放置在无线充电板上，两者内置的线圈相互靠近。
充电板上的线圈连接至电源并产生交变磁场，手机内的线圈感应到这一磁场后产生电流，进而为手机电池充电。
3．优点：效率高、技术成熟、成本相对较低。
4．缺点：传输距离短（一般需几毫米至几厘米），且要求设备位置相对固定。
②电磁共振式无线充电：1．电磁共振技术通过调整发射器和接收器的频率，使它们在同一频率上共振，从而更有效地传输电能。
这种技术的传输距离比电磁感应更远，可达数米。
2．发射器和接收器都包含能够产生和接收共振的线圈，它们被调谐到相同的频率。
当发射器通电并产生交变磁场时，与接收器线圈频率相同的部分会被放大并传输给接收器。
3．优点：传输距离较远，适用于多个设备同时充电。
4．缺点：效率相对较低，且对设备位置和方向有一定要求。
③无线电波（RF）传输式无线充电：1．无线电波式无线充电利用微波或毫米波等无线电波将电能传输到接收设备。
这种方法类似于无线通信，但传输的是电能而非信息。
2．发射器将电能转换为无线电波并发射出去，接收器则捕捉这些无线电波并将其转换回电能。
这种技术可以实现较远距离的电能传输，但技术复杂度和成本较高。
3．优点：传输距离远，理论上可以实现较远的无线充电。
4．缺点：效率低，能量在传输过程中会有较大损失；且可能对周围电子设备产生干扰。
总的来说，无线充电技术的发展为人们的生活带来了极大的便利，不同的技术各有优缺点，适用于不同的应用场景。
目前手机用的无线充电原理
目前手机用的无线充电原理目前手机使用的无线充电原理主要有两种:
1. 电磁感应式无线充电
- 发射线圈与接收线圈之间通过磁力耦合传递能量。
- 发射线圈通以高频交流电,在接收线圈附近产生变动磁场。
- 接收线圈截取这变动磁场,在线圈中感应出交流电。
- 经整流滤波后为手机充电。
2. 电磁波辐射式无线充电
- 发射端将电能转化为高频电磁波辐射出去。
- 接收端的天线收到电磁波,将能量转化为电流。
- 不需要严格的线圈对位,充电距离较远。
- 但充电效率较低,对人体辐射影响较大。
- 目前主要用于低功率设备的远距离无线供电。
两种原理都能实现无线充电,但电磁感应更常用,安全性和效率较高。
设备需要accurate的对位。
无线手机无线充电的原理
无线手机无线充电的原理无线手机无线充电技术是一种无线能量传输技术，通过无线电波或者磁场将能量从发射点传输到接收点，从而实现对手机进行充电。
这种技术主要采用电磁感应或者电磁辐射的方式，将电能转换为电磁能，然后再将电磁能转换为电能，最终供给手机充电。
无线手机无线充电的原理主要包括两个关键技术：电磁感应和电磁辐射。
电磁感应是指通过电磁场的变化引起电磁感应现象，改变电磁场时产生的电流，从而实现能量传输。
在无线手机无线充电中，首先需要在发射点安装一个发射线圈。
当通过电源将电能输入到发射线圈时，形成一个变化的电流，从而形成一个变化的电磁场。
这个变化的电磁场会传播到接收线圈处，并引起接收线圈内部的电流变化。
利用电磁感应的原理，将发射线圈和接收线圈的电流变化联系起来，就可以实现将能量从发射点传输到接收点。
电磁辐射是指电流在传输过程中产生的电磁波辐射，这种辐射可以将能量传输到较远的距离。
在无线手机无线充电中，发射线圈中的电流变化会产生一个变化的电磁场，并通过电磁波的方式将能量传输到接收线圈。
为了提高能量传输效率，可以采用共振频率调谐的方式来实现电磁辐射。
即发射线圈和接收线圈的谐振频率相同，能量传输效率最高。
通过谐振频率的调谐，可以将能量传输的距离延长，达到较远的范围。
无线手机无线充电技术需要发射点和接收点之间保持一定的距离，通常在几厘米到几米的范围内。
这是因为较远距离的能量传输存在能量损耗，能量传输效率较低。
另外，无线手机无线充电还需要一种控制机制，用于对发射点和接收点之间的能量传输进行控制。
通过这种控制机制，可以调整充电功率、控制充电时间和避免能量浪费。
总体而言，无线手机无线充电的原理是利用电磁感应和电磁辐射的方式，将电能转换为电磁能，再将电磁能转换为电能，实现对手机的无线充电。
这种技术可以提高用户使用充电器的便利性，减少充电器的使用，对环境保护具有积极意义。
同时，随着技术的不断进步，无线手机无线充电技术将会越来越成熟，并在实际应用中发挥更大的作用。
无线充电工作原理
无线充电工作原理无线充电是一种通过无线传输能量的技术，它能够让设备在不需要使用电线或充电器的情况下获得电力。
无线充电技术已经在各种应用中得到了广泛的应用，例如智能手机、智能手表、电动车等。
无线充电主要依赖于电磁感应和电磁辐射两种基本原理。
首先，我们来介绍电磁感应原理。
电磁感应是一个物理学中的基本原理，它描述了通过电磁作用力在两个物体之间产生电流的过程。
根据法拉第电磁感应定律，当一个电导体（例如线圈）在磁场中移动或磁场发生变化时，就会在电导体中产生感应电动势。
这个感应电动势可以驱动电流的流动，从而提供能量给电子设备。
对于无线充电来说，通常会有两个线圈，一个发送线圈和一个接收线圈，它们之间通过电磁感应来传输能量。
发送线圈通过电源驱动产生一个交变电流，这个交变电流会在接收线圈中产生一个交变磁场。
接收线圈通过感应这个交变磁场，将其转化为交变电压，再通过整流和滤波电路将其转化为直流电压，供给电子设备使用。
其次，我们来介绍电磁辐射原理。
电磁辐射是指电磁波通过空气传播的过程，它是由于振荡电荷和振荡磁性体的变动而产生的。
无线充电通过电磁辐射来传输能量，类似于无线通信的原理。
发送线圈在一定的频率下产生一个交变电流，这个交变电流会产生一个交变磁场，并且这个交变磁场会以电磁波的形式在空间中传播。
当接收器的接收线圈位于电磁波传播范围内时，会感到电磁波的能量，从而将其转化为电能。
无线充电技术使用的频率通常在几十kHz到几十MHz之间，这个频率范围是为了在传输能量时避免太多的能量损失。
因为在高频率下，会产生更大的能量损耗，而在低频率下，传输效率会变得很低。
无线充电还需要解决一些功率传输和距离限制的问题。
通常情况下，传输的功率是与距离的平方成反比的，也就是说，离发送器越远，接收器得到的功率就越小。
这是因为电磁波的能量会随着传播距离的增加而衰减。
为了解决这个问题，无线充电系统通常采用了一些技术来增加传输功率和扩大传输距离，例如采用耦合共振技术、采用多个线圈和天线放大器等。
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无线充电工作原理分类
无线充电技术分为三类：电磁感应式、共振式和微波传输。
13.1.2.1电磁感应式
目前大多数产品的无线充电功能都采用电磁感应技术。
电磁感应技术主要
利用经典电磁理论和变压器理论，结合现代电力自控技术，实现电能无线传输。
感应式电能传输的基本原理如图13-6所示。
在初级线圈加入交流电流I s，产生
交变磁场强度H，经由空气介质耦合产生磁通密度Φ。
根据法拉第电磁感应定律，次级线圈因为磁通密度Φ变化而感应出电动势，感应电动势ε=dΦ/d t。
图13-6电磁感应基本理论
电磁感应技术分为感应耦合和容性耦合。
其中，感应耦合的传输形式如变
压器、电容等，基于铁磁芯的感应式电能传输方式在传统变压器和电机中得到
广泛的应用，但是由于磁场铁芯和电场媒质的限制，它们不适合向运动的物体
传输无线的隔离大气隙的能量。
如果工作频率足够高，磁场变化率将在原、副绕组之间引起很强的电磁感应，使得大气隙能量传输可行。
感应电能传输技术涉及的主要技术领域有电磁感应耦合技术、现代电力电
子能量变换技术、高频磁技术、谐振逆变技术、软开关技术以及现代控制理论；具体到一个实际系统，还涉及结构设计、通信与控制技术等。
感应电能传输的
基本原理框图如图13-7所示，直接利用工频交流电作为能量供应源，可采用两
相或三相工频电源，视实际的电源容量要求合理选择。
工频电源在经过整流电
路之后向逆变电路提供平稳的直流电流。
该直流电流经过逆变电路的高频逆变
之后，向松耦合感应装置的初级绕组提供高频交变电流。
松耦合感应装置作为
感应式电能传输的关键组件，其初级绕组中通过的高频电流产生感应电磁场，
并在次级绕组中产生电磁感应。
在次级绕组中得到的感应电动势再通过整流或
逆变后提供给直流或交流负载使用，完成非接触供电的整个能量传输过程。
图13-7电磁感应原理
另外，考虑存在多个能量接收绕组，各个绕组之间的互相影响成为关键。
当某个绕组负载的等效阻抗太小（极端情况为短路）或太大（极端情况为开路）时，反应阻抗均不正常，此时将导致其他绕组负载不能工作，必须在用电设备
端加上负载供电控制单元，以保证整个系统运行的稳定性和可靠性。
13.1.2.2共振式
共振式无线电能传输的理论依据是，如果两个振荡电路具有相同的频率，
在波长范围内，通过近场瞬时波耦合，感应器产生的驻波在远远小于损耗时间内，允许能量高效地从一个物体传到另一个物体。
由于共振波长远远大于振荡
器尺寸，所以不受附近物理的影响，而且由于磁场和生物体之间相互作用很弱，对生物体比较安全，适用于中距离传输，但是这种技术尚未达到实用化程度。
2006年10 月，美国麻省理工学院教授马林•索尔贾希克（Marin Solijacic）
提出了通过“磁场共振”技术实现无线电能传输的新理论，把磁场共振运用到电
能传递上。
他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一组线圈附在传送电力方，另
一组在接收电力方。
当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到
接收方。
他们成功地把一盏距离发射器2.13m的60W电灯点亮（如图13-8所示），相应的研究成果发表在2007 年的《Science》杂志上。
这个“隔空点灯泡”实验引起了欧美及全球各大媒体的极大关注，并进行了“Goodbye Wires”之类的
广泛报道，被认为是无线电能传输技术的里程碑。
他本人因为这一发明获得了
麦克阿瑟基金会2008 年的“天才奖”，其相应的技术被称为“WiTricity”。
图13-8Marin Solijacic 基于磁场共振式的无线供电实验
图13-9所示是共振式无线电能传输的系统模型。
A 是一个半径25cm的单
匝铜环，它是激励电路的一部分，输出频率为9.9MHz 的正弦波；S 和D 是谐
振线圈，B 是直接连接到负载（即研究团队中实验负载为灯泡）的单匝导线环。
K S、K、K D分别表示A和S、S和D、D和B之间的直接耦合。
调整线圈D 和
A之间的角度，保证其直接耦合等于零，线圈S 和D 同轴排列，线圈B和A 以及B 和S 的直接耦合忽略不计。
系统工作在“共振”状态下（指系统中两个线圈
S 和D 工作在相同频率共振状态）。
处于谐振状态下的谐振体之间的能量交换
可望达到最高的效率。
如果不考虑周围空间的结构，并且干涉损耗和散失在周
围环境中的损耗很低时，采用这种方法，中等距离的能量传输可以在接近全方
向的状态下实现并达到很高的效率。
图13-9共振式系统模型
13.1.2.3微波传输
基于微波辐射的无线电能传输技术（也称微波输电）将电能转化为微波能量；通过微波，自由空间中的定向辐射将能量传送到目标位置；再经过整流，转化为直流电能。
这是未来电能传输的大趋势。
通过微波辐射，可将太阳能转换成的电能进一步转换为微波集束能或激光能，并根据需要将束向控制在需要电能的地区，在当地再通过微波或激光接收装置将其进一步转换成电能，输入电网或直接满足不同用户的需要。
微波式电能传输技术以微波输能、控制及转换原理为基础，早已在军事、科学及通信卫星等领域得到广泛应用。
以美国为首的发达国家对微波输电的研究已经开展了四十多年，而在国内，这项决定未来能源走向的关键工作才刚刚起步。
微波辐射式无线电能传输具有非常广泛的用途，不仅可以民用，还可以用于军事。
作为太阳能发电站的传送方式，具有非常重要的研究意义。
利用微波辐射原理传输电能的系统组成如图13-10 所示，基本步骤如下所述。
图13-10微波辐射传输电能系统
①将直流电能转换成微波能量。
②经波束成型天线成型发射，经空间传输。
③在接收终端，接收微波能量，并将其转换成直流电。
微波输电时，微波系统工作频率的选择是一个综合考虑的过程，需要考虑的因素包括：发射和接收天线的尺寸要求，微波元器件的效率、成本，系统对现有通信系统的影响，大气传输时的空间衰减等。
微波通信使用的频率大部分在 2～20GHz范围内，所以对于不同的地形条件，其反射系数及电平损耗是不同的。
在接收端，微波输电接收单元的关键因素是接收整流天线。
这种天线包括天线和整流器的功能，能够实现能量收集、谐波抑制和整流。
微波输电的总效率等于直流到微波、微波传输以及接收整流三部分效率的总乘积。
至2008 年，直流转换微波能量装置的效率为70%～90%；发射天线的效率为70%～97%；空间传输的效率为5%～95%，取决于具体情况；接收转换
直流的效率为85%～92%。
尽管各部分在各自的相关实验中分别能达到最大效率，却不能在一个完整的系统中同时实现各自的最大值。
现已被实验证实的最大总效率为54% 。
如果能将各个部分的传输效率更好地匹配，通过改进接收整流天线的设计，尤其是采用特殊设计的二极管，提高二极管以及接收天线的效率等措施，总传输效率的理论最大值可达76% 。
13.1.2.4三种无线充电技术的比较
在介绍完三种无线充电技术后，对这三种无线充电技术做一个比较，如表13-1所示。
表13-1三种充电技术比较。