杨立新-无线供电技术方案及应用

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1、基于磁耦合谐振式无线供电装置的研制杨立新（西南科技大学网络学院供用电技术专业2014春班）【摘要】：磁耦合谐振式无线供电技术提供了一种新的能量传输途径，主要是利用磁耦合共振原理实现能量的无线传输。与传统的有线电能传输相比，避免了用电设备主要通过导线连接获取能量过程中产生导线裸露、磨损、电火花等不安全供电因素；与其他无线供电技术相比，具有传输效率高、功率大、传输距离远、无方向性等特点。最重要的是能为一些特殊场合带来更方便的供电，如水下检测、油田矿井、高山沙漠、化工等。因此，磁耦合谐振式无线供电技术具有良好的应用价值和研究意义。本论文通过对磁耦合谐振式

2、无线供电技术的基本原理和传输机理的研究，构建了无线供电系统的总体框架和等效电路模型，揭示了无线供电系统的传输特点及内在规律。【关键词】：无线供电电波辐射感应耦合磁耦合谐振目录一、课题的研究背景及意义··································3二、国内外无线供电技术发展概述·······························5（一）电波辐射式无线供电技术······························6（二）感应耦合式无线供电技术······························8（三）磁耦合

3、谐振式无线供电技术·····························9三、本课题研究的主要内容·································10四、参考文献·······································10五、致谢·········································11序言本文首先介绍了无线供电技术研究背景及发展概况，然后主要介绍三种无线供电技术：电波辐射式无线供电技术、感应耦合式无线供电技术、磁耦合谐振式无线供电技术的基本原理及应用领域，并突出了磁耦合谐振式

4、无线供电技术的特点及应用前景。一、课题的研究背景及意义无线供电技术[1][2][3][4]一直是人类研究的热门话题，主要是以非接触的方式对供电设备进行电能传输。与传统的有线供电相比，它避免了用电设备之间主要通过导线连接获取能量过程中产生电火花、导线裸露、磨损等不安全供电因素。无线供电技术的出现为一些特殊场合：比如，密封环境、旋转部件、水下监测等的供电开辟了新的供电途径；同时开拓了在感应电动汽车、高速磁悬浮列车馈电、医疗设备、消费电子及传感器网络等方面的应用[5][6]。随着无线供电技术理论的不断成熟和实验研究的不断深入，将会出现大量新的应用领域及相

5、关的产品，为现代工业生产和人类日常生活提供了极大的方便。因此，对该技术的研究具有良好的研究意义和应用价值。无线供电技术经历了从理论假设构想到实践应用的过程，对无线供电的研究可以追溯到十九世纪九十年代，当时是由美国科学家尼古．特拉斯根据其研究搭建了第一个无线电波传输试验系统，试图把能量传输到世界各地，为人类的生活起居提供照明[7]。到后来1968年美国工程师PGlaser提出了一种使用微波电能传输技术的太阳能发电卫星[8]。该技术能利用无限的太阳能通过微波或激光传输转换成为地面人类所能利用的电能。20世纪80年代后期，由加拿大团队提出了SHARP研究

6、项目，试图建立一个用于转接远距离无线通信信号的长时间漂浮高空平台，并得到了一定的应用[9]。针对上述无线供电研究尚未成熟及能量传输的缺点：方向的不定性、效率较低、传输距离的限制、穿越障碍物的限制及对周围人和动物磁辐射较大，于是在2006年11月在美国物理学会工业物理论坛上首次正式提出了磁耦合谐振式无线能量传输技术，理论性分析了该技术在实现中距离能量传输的可能性，并在2007年6月由MIT的（Soljacic）教授所领导的研究团队，成功地完成了在2.74米外，点亮一只功率为60瓦特的灯泡实验[10]。目前，无线供电技术在很多领域都有了广泛的应用，主要

7、体现：（1）在传动转轴部件上的应用：船舶柴油机曲轴、列车及现代汽车等的传动轴上都要通过传感器检测正常工作时的压力、温度、扭矩等参数，对传感器芯片供电若采用传统的有线传输方式将很难实现，而无线供电却能良好的解决这一难题。（2）在消费电子产品领域：无线供电技术能给人类日常生活消费电子产品带来极大方便，一般应用于小功率产品，比如：手机、笔记本、MP3随身听、温度传感器、助听器、蓝牙耳机、电动牙刷，甚至汽车零部件和医疗仪器等[11]。（3）在生活医疗领域：目前无线供电技术在医疗方面的应用主要有：人造官、心脏起搏器、人工耳蜗、助听器、医用体内微型机器人、人造

8、耳等，它避免了传统植入电池对体内电子设备进行供电的各种不便及缺点（如电池的更换、取出和植入存在的伤口感染隐患等）。此外，在