无线能量传输的三种方式

195技术应用·无线能量传输技术黄霞丽（湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074）摘 要：无线能量传输技术是随着对无接触供电的需求不断增加而逐渐发展起来的新技术。

该技术不依赖于有线的传输媒介，对于有线供电部署困难的场景尤其是人体内部医用装置的供电具有重要的意义。

本文重点介绍无线能量传输技术的发展及当前主要的研究热点和研究方向。

同时针对无线能量传输技术存在的问题和应用前景进行了介绍。

关键词：无线能量传输；无线供电；电磁耦合1 无线能量传输技术的发展无线能量传输技术是指通过非接触的方式传输的能量的一种技术。

自1831年法拉第发现电磁感应现象以来，电能主要是靠导线来传输，电气设备主要通过插头和插座等电连接器的接触来获得电能，这种传输方式会产生摩擦、磨损和裸露导体等现象，很容易产生接触火花，从而影响供电的安全性和稳定性[1-4]。

1888年，赫兹通过实验证明了电磁波可以在自由空间产生，并能在接收端被检测到，这是最早的无线能量传输实验。

到十九世纪末，物理学家尼古拉正式提出无线能量传输的构想[5-6]。

由于早期无线能量传输的效率很低且没有市场需求，因此人们对这一研究缺乏热情。

直到二十世纪六十年代，随着医学的发展，对人工心脏等心脏辅助装置的无线供电的需求促使人们开始研究无线供电技术在医学上的应用。

随后，到了九十年代，人们对这一技术研究的兴趣越来越浓厚，并开始对其进行深入的研究，从而满足各行各业对无线供电技术的需求。

2 国内外研究现状新西兰奥克兰大学电子与电气学研究中心的Boys教授领导的研究团队从上世纪90年代开始对无线能量传输技术进行了系统的研究，并在有轨车辆、电动汽车等领域取得了突破性成果。

美国通用汽车公司提出了在电动汽车上应用无线充电技术的设想，于1996年12月首次推出了利用无线能量传输技术充电的电动车概念车EV1.其子公司Delco Electronics研制的Magne-charge是最先商业化的电动汽车非接触电能传输系统之一，专门用于EV1型电动汽车充电。

5G通信网络中的无线能量传输技术研究与应用1. 引言随着信息通信技术的快速发展，人们对于无线通信的需求越来越多样化和高效化。

5G通信网络应运而生，以其超高的速度、低延迟和巨大的容量，将为人们的生活带来巨大的变革。

然而，5G网络的高能耗仍然是一个挑战，而无线能量传输技术被提出作为一种可行的解决方案。

本文将探讨5G通信网络中的无线能量传输技术的研究和应用。

2. 无线能量传输技术的概述无线能量传输技术是指通过无线电波、微波或激光等方式将电能传输到电子设备的技术。

它可以使设备免受电池容量限制，持续进行高效的通信和数据处理。

5G通信网络中的无线能量传输技术主要包括远程无线能量传输和近场无线充电两种方式。

3. 远程无线能量传输技术远程无线能量传输技术基于电磁感应原理，通过发射端的电磁辐射将能量传输到接收端，并通过功率转换和能量管理模块将接收到的能量转化成电能供电。

远程无线能量传输技术可以实现对移动设备的长距离供电，如无人机、智能手机等。

然而，远程无线能量传输技术存在能量传输效率低、传输距离有限等问题，需要进一步的研究和改进。

4. 近场无线充电技术近场无线充电技术是指通过电磁场的感应耦合或电磁辐射来传输能量，供应给电子设备。

它可以通过近场无线电波的感应耦合或者电磁辐射将能量传递到接收端，实现对设备的充电。

近场无线充电技术具有高效、方便的优势，被广泛应用于智能手机、智能手表等设备中。

然而，近场无线充电技术的传输距离有限，需要设备与充电源之间的间距较近，对于5G网络中一些移动设备的供电仍然存在一定的限制。

5. 5G通信网络中的无线能量传输应用5G通信网络中的无线能量传输技术将使移动设备在通信过程中不再受固有电池容量的限制，实现长时间高负载的通信和数据处理。

这将推动物联网的发展，如智能家居、无人机等。

此外，5G网络中的无线能量传输技术还可以应用于医疗领域，如无线充电心脏起搏器，减少了手术和更换心脏起搏器的困扰。

此外，无线能量传输也可以应用于智能交通系统，如充电电动汽车等。

超长距离, 高频,无线电能传输装置研制引言：电能无线传输一直是人类的梦想，许多国内外科学家对此进行不断的研究。

人们提出了三种电能无线传输方式：一是微波线电能传输方式。

该方式利用无线电波收发原理传输电能，传输功率只能在几毫瓦至一百毫瓦之间，应用范围不大；二是电磁感应无线电能传输方式。

该方式利用变压器原副边耦合原理传输电能，传输功率大，效率高，但距离很近，仅在1cm内，目前已在轨道交通方面应用；三是谐振耦合电能无线传输方式。

该方式利用电路中电感电容谐振原理传输电能，理论上电能的传输功率、传输距离不受限制。

第一种方案原理就像我们常用的变压器，初级线圈和次级线圈并没有接触交变的电场和磁场起到了传输电能的作用，该方案效率相对而言比较高；而第二种方案是通过对载波进行与解调从而实现电能传输，广泛用于无线广播等领域，效率非常低；第三种方案是前两种方案的综合，想通过共振原理实现电能的有效传输就必须在发射和接收端下工夫，传统的效率底下的调制方法是不能实现电能的有效传输，我们小组将着重在电磁耦合方案上进行探索。

摘要：电能给人类带来巨大的发展。

然而错综复杂的输电线分布在生活的各个角落，它给人们带来极大的不便。

因此人类一直有摆脱电线的束缚实现电能无线传输的梦想。

综合考虑到实际应用上传输效率和传输距离等因素，我们小组给出了一种用电磁耦合阵列定位最大耦合系数的电力传输方案。

关键字：无线电能传输谐振传输效率电磁耦合传输距离耦合阵列1 整体方案设计及理论分析（第1部分标题，请根据此标题进行论文整理）2、硬件电路设计（第3部分标题，请根据此标题进行论文整理）3、控制方法与软件设计（第4部分标题，请根据此标题进行论文整理）4、实验及结果（第5部分标题，请根据此标题进行论文整理）1、整体方案设计及理论分析1.1电磁耦合能量无线传输系统由能量发送器(Transmitter)，分离式功率变压器(Transformer) ，和能量接收器(Receiver)三部分组成，如图1所示。

无线能量传输技术研究近年来，无线能量传输技术成为人们关注的焦点之一。

传统的能量传输方式，如电线、电池等，限制了电子设备的使用范围和灵活度。

而无线能量传输技术的出现，为我们的生活带来了新的可能性。

一、无线能量传输技术的原理无线能量传输技术是利用电磁波的能量传输原理，通过电磁场的耦合将能量从一个地方传输到另一个地方。

这一技术的核心是电磁辐射，通过电磁波的传播，实现能量的传输和接收。

二、无线能量传输技术的应用领域无线能量传输技术在诸多领域具有广泛的应用前景。

其中，无线充电是无线能量传输技术最为广泛的应用之一。

使用无线充电技术，我们可以摆脱传统的电线束缚，随时随地给手机、平板电脑等设备充电，极大地提升了使用的便捷性。

此外，无线能量传输技术还可以应用于医疗领域，通过无线方式为植入式医疗设备供电，避免了传统电池更换的困扰。

此外，无线能量传输技术还可以应用于汽车充电、智能家居、工业自动化等领域。

三、无线能量传输技术的发展趋势随着科技的不断进步，无线能量传输技术也在不断演进和完善。

目前，最常用的无线能量传输技术有电磁辐射式传输和磁共振式传输。

电磁辐射式传输是通过电磁波传播能量，传输距离相对较远，但效率较低。

而磁共振式传输则是通过谐振腔和谐振磁场来实现能量的传输，传输距离相对较短，但效率较高。

未来，无线能量传输技术有望进一步提高传输效率，延长传输距离，以满足不同领域、不同场景下的需求。

四、无线能量传输技术的挑战与解决方案然而，无线能量传输技术在发展过程中面临着一些挑战。

其中之一是效率问题。

目前的无线充电技术虽然便捷，但传输效率较低，能量损耗较大。

为了提高传输效率，研究人员正在探索新的材料和技术，以减少能量损耗。

另一个挑战是传输距离问题，当前的传输距离相对较短，不适用于一些特殊场景。

解决这个问题的方法之一是采用中继传输技术，通过增设传输节点来延长传输距离。

此外，无线能量传输技术还需要应对安全和健康问题，避免辐射对人体和环境造成的损害。

1.论文中设计的系统构建
WIFI首先经过天线进入整流器变成一个低压的DC信号，再经过升压斩波器变成高一点的DC信号，DC存储的能量将存储在电源里面。

系统中用了两个天线，一个天线用来收集WIFI 的能量，一个天线用来传输传感器信号。

方案中使用TI的DC-DC的bq25570芯片；传感器模块使用nRF51422 ANT SoC模块
这个系统的问题在于启动阶段比较慢，因为仅靠电容充电很难使电压达到芯片所需要的供电需求
三种无线能量传输方式：电磁感应方式（传输距离有限），电磁耦合共振方式，远程辐射方式（远距离传输）
无线电波是能量与信息的载体，这是其本质属性。

因此，WPT与WIT的原理是一致的，都是依靠无线电波为载体在收发两端间进行能量与信息的传输，但二者侧重不同：WPT关注的是无线电波中所携带的能量，因而传输效率是WPT系统的核心指标；而WIT则着眼在附于能量之上的信息，因此更高的信息传输速率、传输可靠性以及系统容量是WIT系统的永恒追求。

WPT与WIT相结合的可行性不言而喻，
动态功率分配：
方法1：TS方式，将一段信号中前几个比特位用于存储信号。

方法2：SPS方式，即按一定的比率将能量存储到信息中去
方法3：OPS方式，将一个数据块中前几个比特位用于存储信号，后面的按一定比率存储能量。

无线电能传输的实现随着现代科技的不断发展和进步，人类对能源的需求也越来越大，在这个背景下，无线电能传输技术的出现被认为是一种具有非常大潜力的新能源技术。

无线电能传输是指利用电磁波信号来传输能量，使电子设备在无需接触的情况下，以无线方式从空气中获取电能或其他形式的能源，从而提高了电能的利用效率，同时也降低了能源的浪费率。

无线电能传输技术的实现是基于电磁波信号的传输原理，其具体实现方法可以分为两种：短距离无线电能传输和长距离无线电能传输。

短距离无线电能传输是一种基于无线电感应原理的电能传输技术，它通常运用于局部用电设备的供电，如智能手机、智能手表等智能设备的充电，以及无线电源和数字电子设备的供电，无需与电缆直接接触。

短距离无线电能传输主要采用谐振原理和磁共振原理来传输电能，其基本原理是通过发射端的功率放大器将电能转换为电磁波，并在接收端将其再转换为电能供电。

在这个过程中，传输的电能会因为电磁波的传输距离和介质损耗而发生功率下降，所以其传输距离比较有限，一般在几米到十几米左右。

与短距离无线电能传输不同，长距离无线电能传输则是一种基于电磁波无线传播技术的电能传输方式，它可以在空气中传输电能，从而实现远距离的供电。

长距离无线电能传输的实现需要克服许多技术难点，例如发射端和接收端之间的电磁波传输距离越远，传输效率会越低，同时电磁波也有可能会被干扰或反射，影响传输效果；此外，传输过程中会出现电能的损耗现象，加上无线电能传输本身的损耗，能量的转换效率非常低，当能够实现10000米以上距离的长距离无线电能传输时，当然还需要克服无线电能传输过程中的其他技术难点。

目前的科技水平已经能够实现数百米的长距离无线电能传输，但要实现将电能传输数千甚至万公里以上的远距离无线电能传输技术还需要多方共同努力攻克技术难关。

总的来说，无线电能传输技术的出现为我们提供了一个全新的思路和途径，为降低能源的浪费率和提高能源利用效率提供了新的方式。

无线能量传输新技术综述随着科学技术的不断发展，无线能量传输技术正逐渐成为能源传输领域的研究热点。

传统的能量传输方式通常需要直接接触或使用导线连接，但这种方式存在诸多问题，如线缆限制、能源损耗以及电磁波辐射等。

无线能量传输技术可以实现不受距离限制的能量传输，为人们的生活带来了巨大便利。

无线能量传输技术基于远程感应和无线电波的通过，可以实现对电能的传输和转换。

其中，最被广泛研究和应用的是电磁感应耦合和电磁辐射耦合两种方式。

电磁感应耦合是基于电磁感应现象的原理，通过两个相互靠近的线圈之间的电磁感应耦合实现能量传输。

例如，近距离无线充电器通过传送线圈中的电流产生的磁场，感应出接受线圈中的电流，从而实现了能量传输。

电磁感应耦合能够实现高效率的能量传输，但传输距离较短，需要设备之间的相对靠近。

电磁辐射耦合则是通过电磁波进行能量传输。

与电磁感应耦合不同，电磁辐射耦合可以实现远距离的能量传输，但传输效率相对较低。

常见的应用是无线充电技术，将能量转化为电磁波，然后由接收器捕获并转化成电能。

借助这种技术，电动汽车可以在特定的无线充电设施下无需使用传统的充电插头实现充电，方便且能提高用户体验。

目前，无线能量传输技术的应用领域已经很广泛。

除了无线充电技术，无线能量传输技术还可以应用于物联网设备、智能家居、医疗设备等领域。

例如，可穿戴设备可以通过无线能量传输技术实现充电，消除了充电器和充电线的繁琐，提高了可穿戴设备的使用便利性；智能家居中的各类传感器和控制器可以通过无线能量传输技术实现电力供应，简化了布线过程，提高了设备的灵活性。

然而，无线能量传输技术仍然面临一些挑战和限制。

首先，能量传输的效率需要进一步提高。

由于能量在传输过程中存在一定的损耗，无线能量传输技术的传输效率相对有限。

其次，对于传输距离，无线能量传输技术通常需要设备之间相对靠近。

此外，无线能量传输技术可能引发电磁辐射的问题，对人体健康产生潜在风险。

因此，在后续的研究和应用中，需要进一步提高技术水平，解决这些问题。

《科学研究方法》课程学术报告无线能量传输的现状与未来龙啸 2012级电子信息工程 2012141451117摘要：本文首先分析了无线能量传输（Wireless Power Transer，WPT）技术实现的重要意义，现阶段实现无线能量传输的几种主要方式以及该技术的发展历程。

综述了国内外在无线能量传输的研究现状以及随着科技进步，依托于无线能量传输的新技术的发展。

1.引言无线能量传输是一种无接触的能量传输方式，能量从能量源传输到负载不需要通过传统的传输线来实现。

从该技术诞生以来，就因为其自身方便安全，且能够满足某些特殊环境下供电的需求而备受各方关注。

在能源传输、信息通信、医疗用具、航空航天等领域有着广阔的前景，尤其是在飞速发展的物联网智能家居方面有着极高的实用价值。

2.前景与需求能量是构成世界的重要要素之一，人类社会的进步无不伴随着对于能量获取方式和传输方式的改变，无线能量传输技术的出现将会对于许多能量应用领域产生深远影响，为人们的生活带来重大变革。

非接触传输的特点，使WPT技术可以在恶劣的工作环境中对设备供能，如太空、海洋、矿井、峡谷、沙漠等复杂环境。

该技术可以通过远程非接触式供电的方式，减少人为进入复杂环境的次数，使得对于灾害多发区域大面积投放传感器检测成为可能。

安全稳定的特点，使得使用了WPT供电的设备减少了线路的使用，无通电接点可以避免触电的危险，无外露电力传送元件避免了外界环境对其的侵蚀，极大地延长了设备的使用寿命。

此外，由于通过无线传输，可以实现“一发多收”的电力传输模式，一个能量源可以同时为多个用电器提供能源。

有望在日常的家用电器使用中真正的实现“便捷和智能”。

3.无线能量传输的主要方式现在常用的WPT技术主要有三种实现方式：电磁感应；磁耦合谐振；微波或光波辐射。

3.1电磁感应方式，利用电磁感应原理进行能量传输，类似于变压器，在发送和接收端各有一个线圈。

发送端连接有线电源，并产生电磁信号，接收端感应到这个电磁信号，得到能量。