磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展

俞彦臻

摘要：随着科学技术的发展和进步，近些年来，无线电传输技术已经受到廣泛的关注和应用。磁耦合谐振式无线电能传输是一种新型的无线电能传输方式，传输的距离为几十厘米，传输的效率高达85%以上。磁耦合谐振式无线电能传输技术集合多种学科技术，达到安全、高效和便捷的电能传输过程。本文通过对无线电能传输技术的介绍，对磁耦合谐共振式无线电能传输技术进行简述。

关键词：无线电能传输；磁耦合谐振式；传输技术；传输特性；发展趋势自第二次工业革命以来，人类进入了电气化的时代。大到全球的电网，小到家用的电器设备，都离不开电能，而传输的方式都以有线传输为主要方式。有线传输在传输过程中出现了很多的问题，严重影响了用电设备的使用寿命和人们对电能传输的正常使用。随着人类生活水平的提高，对电能的需求也随之增大，传统有线传输方式已经无法满足生活的需求，因此，脱离金属接触的无线电能传输方式应运而生。无线电能传输技术是目前电工领域比较热衷讨论的一个话题。

1磁耦合谐振式无线电能传输技术的基本结构和工作原理

1.1 基本结构

磁耦合谐振式无线电能传输系统大多都是两线圈结构和增加两个线圈组成的四线圈结构。整个能量传输系统分为能量发射端和能量接收端两部分，其中能量的发射端包括发射能量线圈和高频率的电源，能量接受端包括接收线圈和谐振电路板及负载电路[1]。

1.2 工作原理

磁耦合谐振式无线电能传输技术的工作原理是导线缠绕制成的发射线圈（空芯电感）与谐振电容共同并列形成的谐振体。谐振体所容纳的能量在电场和磁场之间或者自谐振频率在一定空间的随意振动，在此基础上产生的以线圈为原点，以空气为传输媒介时更换磁场[2]。能量的接收端是由接收线圈带有一个单位电容组成的谐振体，在相同条件下的谐振频率与能量发送端频率相同，并能够在所能感应的磁场与电场之间进行自由的谐振，实现两个谐振体共同的交换，在交换的同时谐振体之间也存在着相同频率的震动以及能量的交换，这就叫做两个谐振体共同组成的耦合谐振系统。

2磁耦合谐振式无线电能传输技术研究现状与热点问题

2.1 传输水平

磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种中距离传输电能的方式，很多研究者都对其进行了深入的研究，对于技术传输水平的研究主要体现在传输效率和传输距离上，与系统共振的频率有关。一般普通的谐振频率都选用13.56MHz的频率，需求比较高的系统采用比较高端的频段[3]。

2.2 传输特征

磁耦合谐振式无线电能传输系统在传输过程中具有以下特征：一是频率分裂和调频技术，频率分裂是指在整个系统线圈传输结构中，随着传输距离的减少，传输的速率也会出现不同的值域；二是在传输结构中加入中继谐振线圈和接收终端的线圈。在具体的设备中结合多个中继谐振线圈和接收线圈的结构中，对传输系统进行研究和分析，可以充分说明系统不受弱导磁性物体的影响；三是磁耦合谐振式无线电能传输系统只有在一定的水平位置角度移动下才能实现较高速率的无线电能传输[4]。

2.3 新材料的应用

无线电能传输最重要的就是实现传输的高效率、传输的距离长、传输功率大，但是由于多方面原因的限制，无法实现上述三个目标。在磁耦合谐振式无线电能传输系统中是利用附近外界的能量进行传送的，主要的耗损有欧姆损耗和辐射损耗。在这种情况下，提高速率，首先要减少欧姆损耗，利用超导材料可以实现这一目的。

2.4 干扰问题

无线电能传输线圈会受人们日常生活用品摆放位置的影响。当用品靠近线圈时，会导致系统传输谐振频率的偏差。根据实践证明，无线电能传输对干扰源的频率非常敏感，离线圈越近，影响越大。

3磁耦合谐振式无线电能传输技术需要解决的问题和发展的趋势

磁耦合谐振式无线电能传输技术在发展中已经取得了比较大的成果，但是在个别方面的研究还不够深入。首先关于磁耦合谐振式无线电能传输技术没有形成一套完整的设计方法；其次，系统参数没有进行有效的分析以及校正；再次，对于系统应用中与实际相关的内容没有进行解决；最后这种技术需采用高强度的磁场，但至今没有在如何减少磁场危害上达到共识[5]。

4总结

磁耦合谐振式无线电能传输技术已经取得了比较大的成果，但是在科研方面还不够充分，应用还不够广泛，有很多的问题需要解决。例如没有完善的理论支持，校正工作没有进行深入的研究，与实际应用严重脱节，并且该强度磁场会对人身体产生巨大的危害等问题。因此，科研工作者要对理论进行完善，积极采用新材料，将技术应用到实际中。

[参考文献]

[1]王宏博,朱轶智,杨军,等.无线供电技术的发展和应用前景[J].电信技术，2010（09）：132-134．

[2]任立涛.磁耦合谐振式无限能量传输功率特性研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009，（07）：145—149．

[3]张晓壮.磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009，（20）：160-172．

[4]朱春波,于春来,毛银花,等．磁共振无限能量传输系统损耗分析[J].电工技术学报，2012,27（07）:33-34．

[5]翟渊,戴鑫,唐春森,杜玉刚,等．磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J].中国电机工程学报，2012,32（12）:105-116．