無線電力傳輸技術(編輯修改稿)
2025-02-04 08:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 wer Transmission, WPT)的研究也有了很大突破——從某種意義上來講，無線電力傳輸也不是幻想——在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線也已成為可能。 最近有報道稱，2008年8月的英特爾信息技術峰會(IDF：Intel Developer Forum)上演示了無線供電方式點亮一枚60W電燈泡(圖1)。該研究是由英特爾西雅圖實驗室Joshua (MIT：Massachusetts Institute of Technology)馬林?索爾賈?？?Marin Soljacic)的研究理論進行的，可以在1m距離內(nèi)隔空給60W燈泡提供電力，效率高達75%。 在2006年末有報道稱MIT在無線電力傳輸技術上獲得突破：物理學助教授馬林?索爾賈希克為首的研究團隊試制出的無線供電裝置(圖2)，可以點亮相隔7英尺()遠的60W電燈泡，能量效率可達到40％——有關內(nèi)容刊登在2007年6月7日的《Science》在線版《ScienceExpress》上。這個“隔空點燈泡”實驗引起了歐美及全球各大媒體的極大關注并進行了“Goodbye Wires”之類的廣泛報道。 在2001年5月，國際無線電力傳輸技術會議在印度洋上的法屬留尼汪島(Reunion Island, France)召開期間，法國國家科學研究中心的皮格努萊特(G. Pignolet)，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，據(jù)研究者有關文章介紹2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置(注：有些國內(nèi)報道誤作10萬kW)，(GrandBassin)進行點對點無線供電。 無線電力傳輸這種特殊的供電方式，是人類的夢想之一。世界上第一臺交流電發(fā)電機的發(fā)明者尼古拉?特斯拉(Nikola Tesla)在19世紀末就進行過無線電力傳輸?shù)膶嶒?，但最終未能成功。一百年后的今天，隨著無源式RFID電子標簽和各種非接觸式無線充電(用于電動牙刷、剃須刀等低功率家電)技術的實用化，以及無線網(wǎng)絡技術的大發(fā)展，無線電力傳輸已經(jīng)引起人們的極大興趣。本世紀以來，能點亮燈泡的無線供電技術，毫無疑問也點亮和刷新了人們對“無線”未來生活的無限憧憬。 對于在空間實現(xiàn)無線電力傳輸/供電的形式，總起來看大致有三類：第一類是通過電磁感應“磁耦合”進行短程傳輸；第二類是將電能以電磁波“射頻”或非輻射性諧振“磁耦合”等形式中程傳輸；第三類是將電能以微波或激光形式遠程傳輸——發(fā)射到遠端的接收天線，然后通過整流、調(diào)制等處理后使用。下面將舉例簡要介紹這些方面研究開發(fā)情況或相關信息，供讀者參考。 短程無線供電技術 現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用的變壓器是基于電磁感應原理來工作的：由一個磁芯和二個線圈(初級線圈、次級線圈)組成；當初級線圈兩端加上一個交變電壓時，磁芯中就會產(chǎn)生一個交變磁場，從而在次級線圈上感應一個相同頻率的交流電壓，電能就從輸入電路傳輸至輸出電路。現(xiàn)在已經(jīng)商品化的非接觸式充電系統(tǒng)，其電能發(fā)射端的線圈(連接電源)與接收端的線圈(在電子產(chǎn)品中)，處于兩個分離的裝置中，電能通過感應線圈傳送，這類似一個線圈間耦合不緊密的變壓器。最早使用變壓器原理進行無線供電的產(chǎn)品是一些電動牙刷、電胡刀和無繩電話等，下面介紹一些相關產(chǎn)品及其構造或原理。 無接點充電插座 因電動牙刷難免經(jīng)常接觸到水，采用無接點充電方式，可使得充電接觸點不暴露在外，增強了產(chǎn)品的防水性，利于整體水洗、清潔方便。在充電插座和牙刷中各有一個線圈，當牙刷放在充電座上時就有磁耦合作用，利用電磁感應的原理來傳送電力，感應電壓整流后就可對牙刷內(nèi)部的充電電池充電。 蘋果公司、摩托羅拉公司、LG以及Panasonic聯(lián)手NTT DoCoMo都在開發(fā)各自的無線充電器。而對用于手機的無接點充電器而言，只要在充電座和手機中安裝發(fā)射和接收電能的線圈，便可實現(xiàn)無接點充電——這不僅將擺脫線纜的束縛而且還將消除接口差異的限制，因此無線充電器設計更加人性化并且減少資源浪費。 “免電池”無線鼠標 鼠標的工作需要電力支持，有線鼠標通過與電腦的連接線來獲得電力，而無線鼠標一般采用電池供電。電腦鼠標從易招致污垢的機械鼠標到無線光電鼠標，使用的舒適度已有很大提高。而老牌鼠標廠家雙飛燕公司從2004年開始推出的“免電池”無線鼠標(需要在專門配備的鼠標墊上操作)——這里的鼠標和配墊都有“奧秘”——兩者內(nèi)部都安裝了電磁感應線圈，鼠標墊通過連接電腦的USB接口即可獲得電能，并由其感應線圈向鼠標內(nèi)的感應線圈輸送電能，可以給鼠標進行無線供電并進行信號感應，這里也涉及到了人們常講的“RFID(無線射頻識別)”技術。 通用型無線供電“墊” 2003年英國劍橋SplashPower公司發(fā)明了無線充電(wireless recharging system)技術，也是根據(jù)電磁感應進行電力傳輸?shù)?，電能接收器“SplashModule”(厚不足1mm)可配置于充電終端——手機、筆記本電腦，電能發(fā)送器則配置成充電器，2005年初這種商業(yè)化的無線充電器“SplashPads”(厚約6mm、大小如鼠標墊)上市，只要便攜終端安裝有電能接收器即可放到上面充電。 類似的產(chǎn)品還有美國WildCharge公司開發(fā)的無線充電系統(tǒng)，充電板的外觀像一個鼠標墊，能夠放置在桌椅等任何平坦表面，可提供高達90W的功率，足以同時為多數(shù)筆記本電腦以及各種小型設備充電。香港城市大學的許樹源教授也曾成功研制出一種“無線電池充電平臺”，可將數(shù)個電子產(chǎn)品放在一個充電平臺上充電，充電時間與傳統(tǒng)充電器無異。2007年微軟亞洲研究院披露新成果——設計和實現(xiàn)了一種通用型“無線供電桌面(Univ
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