无线能量传输技术研究

王枢

摘 要 本文对无线能量传输技术的背景、方式、特点进行了研究，并分析了可行性。

关键词 无线能量传输 特点 可行性

中圖分类号：TM724 文献标识码：A

1无线能量传输技术的背景

无线能量传输或无线功率传输，是指能量从能量源传输到店负载的一个过程，这个过程不是用传统的有线来完成，而是通过无线传输实现。

从上世纪末开始，电子信息技术的发展突飞猛进，当前还呈现出移动和无线通信网络日益融合的趋势，凭借新一代无线网络技术，人们可以“随时、随地”联网，可以利用蓝牙技术进行无线传输数据。而无线能量传输技术将使手机、笔记本电脑、电视等家用电器，乃至大型的电力系统实现“隔空”能量输送——不难猜想这会省去多少麻烦——这也必将会是生活空间中无线技术的又一轮革命。

无线能量传输技术不仅在工厂企业、能源、航天航空、军事、水下作业等领域有重要价值，而且在家用电器、交通设施、医疗卫生等民用领域也具有广泛的应用前景。在中国科技协会成立50周年的庆祝活动中，无线能量传输技术被评为“10项引领未来的科学技术”之一。

2无线能量的传输方式

目前，根据无线能量的传输方式，可将其分为三种：辐射式、电磁感应式以及电磁共振式。

2.1辐射传输式

辐射能量传输方式，主要是以微波的形式通过天线发送和接收能量，例如微波无线能量传输技术，就是利用微波转换装置把直流电转换成微波，然后通过天线发射；接收天线接收大功率微波束后，将其通过微波整流器重新转变为直流电。

2.2电磁感应传输式

电磁感应式传输是利用电磁感应原理，采用可分离变压器或松耦合变压器实现非接触感应式电能的传输。该技术是将两个电磁线圈放置在相邻的位置上，当其中一个线圈中流动的电流发生变化时，另外一个线圈中也产生感应电动势，从而实现能量的无线传输。

2.3电磁共振传输式

电磁共振式能量传输是由电场与磁场在相同频率下发生共振相互作用实现电磁能量的无线传输，这种方式也是目前宇宙空间中最广泛、传递速度最快的一种能量传输方式，由于电磁波传播速率为光速，且传输定点性好，因此这种能量传输的无线方式最有发展前景。

3无线能量传输的特点

通用性：由于电波的传输与设备的充电接口无关，所以电子产品将不受插座和线缆的束缚，供电与充电都将更方便，而且不同品牌、不同接口的电气接口或充电器不兼容的问题会得到彻底解决。

便携性：在不久的将来，全球性的无线充电设施就会遍布每个会议室、候车厅和其他公共场所，消费者可以利用这些无线充电设备随时随地充电，这一切都将因为无线供电的存在而变得非常便捷，就像今天在网吧、办公室可以自由自在地上网冲浪一样。

美观性：没有了纷繁复杂的各种充电接口，便携式移动电子设备的体积将进一步缩小，从而增加用电设备的美观性与方便性。

安全性：家电设备因为可以省去金属接点和电气连接开口，因此电火花问题便可以得到避免，从而避免了爆炸的可能性，同时也可以避免由于经常性插拔引起的插头损坏等问题，包括接触不良等安全隐患；同时，电子产品的防水性和密封性将进一步增强，由电池供电的医疗设备将具备防水性能，并且便于消毒。

应激性：无线供电还可用于地球上许多条件缺乏或无法布置输电线的地方，例如沙漠、海岛、偏僻的山村、待开发的南极大陆和北冰洋等；另外可以解决常规供电中难以解决的问题，如加拿大等国开始尝试使用辐射式供电驱动的无人飞机作为电视转播台，美国有研究者设想在高速公路沿线设立微波发射台，为沿途汽车提供能源供应。

永久性：将来，如果空间太阳能发电实现真正的商业化运作，人类将能从空间太阳能得到巨大的能量获取，从而真正解决能源问题，也真正实现绿色能源。既促进了太阳能的开发，还可向地球以及地球以外的用电场合提供能源；既解决了地球能源日益枯竭的问题，又减少了地球的污染、造福子孙后代。

4无线能量传输的可行性

无线能量传输，意即使能量通过无线方式进行传播。空间内这种传输方式无处不在。“场”这个肉眼不可见的物质无时无刻不在影响着我们所处的周围环境，科幻小说中的“生物场”甚至能影响生物的应激反应。在空间中，电离子运动产生电场、磁场交替的电磁场。地磁场甚至能左右地球表面大气、水汽的运动。无线能量的传输不仅仅是人类的专利发明，也是大自然中一项独有的规律。当空气中的电离子运动时会产生电场、磁场的交错运动与传播，在空间就形成了一种特殊的物质层——电磁场。这个场不仅仅会对地球表面的地貌、地形发生影响，甚至会对生命体的生长形态发生重要改变。如今人类利用科技手段使这种物质有了更新一层次的利用：当使用人工电流激发产生电磁波时，用电器的接收部分会接收这种能量，对其进行形式的转换，使接收到的电磁波转换成可供电器负载直接使用的电流。endprint