无线充电的原理介绍和应用

1 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

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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

3 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。

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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。

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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 62. 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。 还有将供电线圈埋入道路中，在红灯停车时和行驶中为电动汽车充电的构想，以及利用植入轨道中的线圈为行驶中的磁悬浮列车供电的设想。 磁共振方式由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。 7

无线充电器发展及原理

摘要:

在面对杂乱的各种充电器链接线时，让很多人感到无力和头痛，一定有很多人希望无线充电器的普及，在这里是有关无线充电器的的一些资料收集。

无线充电器简介：

无线充电技术在 2007 年获得了 20 项专利，多种设备可以使用一台充电基站、手机、MP3 播放器，电动工具和其他的电源适配器，剪不断理还乱的情况将不会存在了。通过使用线圈之间产生的磁场，神奇的传输电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。当前的大部分充电器，例如iPod 和iPhone ，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。缺点就是效率低和只能提供电能。而Apple 的Dock 连接器不仅仅提供电能，同时还能把音频和视频文件通过USB 接口同步到设备上。从技术上看，同时通过无线网络传输数字文件和充电还不现实。在对一些产品的实际测试中，通过

802.11b/g 无线传输协议的理想速度在3MB/秒左右，而USB电缆的传输速度要快十倍以上，达到20MB/秒以上。无线数据传输对于移动设备来说是非常费电的。因此把充电缓慢的无线充电技术和无线数据传输一起使用，还是不现实的，所以完全无线的理想生活还得等几年。不过，无线充电技术还是会给 WiFi 和电池技术带来进步的。对于不需要数据传输的设备来说，这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量。另外，通过采用无线充电技术，公共移动设备充电站将会有可能成为现实。

无线充电器发展历史：

早在19世纪30年代，迈克尔·法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。

但遗憾的是，这方面的研究延迟了一个世纪。最大的障碍是传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息，并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言，能量将会浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射，比如激光，但其可操作性不强且极具危险性。

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　

无线充电技术的发展和应用　

李冰冰　

（山东省科学技术协会学会服务中心，山东济南２５０００１）　

随着科技技术的高速发展和电子设备的广泛应用．我们的工作和　

生活越来越多的依赖于电子设备．我们习惯了数据线充电，也常常因　为线不够长而感到烦恼。可曾设想．有朝一日所有电子设备无需电源　

线，可以使用无线充电技术，随时随地。自由充电。　无线充电技术，又称为感应充电、非接触式充电，是源于无线电力　

输送技术产生的一种新型充电技术。无线充电技术利用近场感应，由　

无线充电器将能量传送至需充电设备．该设备使用接受到的能量对电　

池进行充电，且为设备本身的运作提供能量。由于无线充电器与充电　设备之间通过电感耦合来传送能量．因此无需电线连接，可以做到无　

导电接点外露　无线充电分为电场耦合与磁场耦合两类。分别对应的　

能量传输器件为电容和电感　电场耦合方式的无线充电技术．发射器与接收器分别安装两个　

（或两组）独立的电容极板．当发射器与接收器靠近时，两组电容极板形　

成了两个电容。电容中通以高频、高压交变电流，便可实现电能从发射　侧到接收侧的传输　充电器或“发送器”和便携式设备或“接收器”用来　

有效地在组成电容的合适尺寸金属表面间实现纵向的准静电耦合。其　中驱动电极或主动电极要比另外一个电极小．上面施加的电压较高．　

另外一个电极则是被动电极．尺寸较长．上面的电压较低。当然正常情　况下．电容传输的能量是很小的．这与电极面积小有很大的关系。因　

此，为了满足给消费设备充电所需的功率水平（例如从５Ｗ至２５ｗ），需　

要增加电极尺寸和耦合的电压值．具体取决于实际的配置。　

为了实现耦合电极之间的无线收发、同时尽量减小对外的辐射　量，需要进行正确地设计。因此需要进一步理解和确定正确的电极尺　

寸、它们的设计、工作电压、功率值、最佳工作频率和总的尺寸约束条　件。一般情况下．理想的频率范围在２００ｋＨｚ至１ＭＨｚ之间，有效耦合　

SHANGHAI UNIVERSITY

课程设计（报告）

光弹应力分析

学 院 力学所

专 业 固体力学

学 号 11722268

学生姓名 刘 亮

指导教师 李 凯

光弹应力分析

刘亮

上海市应用数学和力学研究所

1、光弹性的发展历史介绍

光弹性法开展较早,在20世纪20年代初就解决了一系列弹性力学的难题。在30年代发现了应力冻结现象,解决了三维问题。40年代以后,由于仪器设备的改进,新的模型材料的采用和计算方法的提高,光弹性已成为较为完善的技术了, 在生产中起了重要作用。60年代激光的出现,提供了一种相干性特别好的光源, 将这一光源引入到光弹性中出现了全息光弹性。近年来计算机的出现,特别是计算机图像处理技术的发展,加上接收信息的CCD摄像机的发展,可省去全息光弹性方法显影和定影,直接在计算机上显示结果,这一发展引起了学术界的关注。目前的光弹性法一方面向自动化、计算机化发展,另一方面向更广阔的领域中渗透, 在汽车、动力、土建水利、生物力学、航天、航空、机械制造等方面都得到了广泛的应用。

目前的光弹性法大致有以下几个主要分支:

1、三维光弹性??

实际工程构件的形状和载荷都比较复杂,其中大多属于三维问题。而在三维光弹性应力分析中,比较成熟的是冻结应力切片法。用光弹性材料制成的模型,在室温下承受载荷时产生双折射现象,当把载荷撤掉后其光学效应随即消失。在高温下也能观察到这种现象。但是,一个承受载荷的环氧树脂模型,从高温(约100~ 130℃)逐渐冷却至室温后再撤掉载荷,则模型在高温下具有的光学效应可以被保存下来,称为应力冻结现象。然后从冻结应力的模型中截取适当的切片, 并对切片中的条纹进行分析计算,就可以得到相应地应力分布情况。这种方法的特点是:清晰直观,它能直接显示应力集中区域,并准确给出应力集中部位的量值。特别是这一方法不受形状和载荷的限制,可以对工程复杂结构进行应力分析。