无线电能传输技术的实验探究
摘要：21世纪，新时代的来临，人类已经开始面对社会和经济发展可持续发展的重大挑战;随着石油、煤炭等不可再生资源的逐渐减少，人们早就已经将目光投向各类新能源的开发之中，这些新能源大多数最终以电能的形式输送到每家每户。随着人们对科技的不断研究，人类的科研水平不断的提高以及对于大自然的不断摸索的探索，人们对于电能的传输方式及质量有了更高的要求。一直以来人们是采用导线或导体直接接触的方式来传输电能，导体接触时会产生摩擦，摩擦使得接触面电阻增大从而产生的火花、长时间的使用会使的导线中的碳累积的越来越多从而影响导体的传输效率，种种的不足带来了一系列问题。无线输电是采用无线传输电能技术来实现电能的输送，无导线的输送方式可以避免传统输送方式存在的一系列问题，同时解决各类的安全隐患。
关键词：电能； 无线传输； 电磁感应；微波技术；磁耦合谐振式；
一、文献综述
1、无线电能传输技术的发展历程
传统的电力输送采用有线的方式实现（即利用 电缆线作为传输媒介），因此在电力的传输过程中 不可避免的会产生传输损耗，同时线路老化、尖端 放电等因素也易导致电火花， 大大降低了设备供电的可靠性和安全性，缩短设备的使用寿命。一方面在矿场、海底等一些特殊场合，传统的电缆线供电方式所产生这些缺点往往有时将是致命的，严重时会引起爆炸、火灾及设备的损坏等，带来了极大的安全隐患和经济损失，另一方面生活中大量的电 器供电势必会导致多种电源线的交叉给人们生活带来的极大的不便。人类从刚开始利用电能时就期待着一种能实现 将电力能量无线输送的方式。
早在19世纪中后期，无线电能传输技术（ Wireless Power Transfer Technology）就被著名的电气工程师尼古拉·特斯拉提出，并进行了相关的实验研究，受早期技术 、财力等因素的限制，该技术仅仅局限于构想阶段，但同样为后来无线电能传输技术的发展绘制了美好 的蓝图和奠定了一定的研究基础。随后伴随着电磁 波理论的发展，古博（ Goubau）等人从理论上推算了自由空间波束导波传输能量的可行性，并做了大量的理论与实验研究。
到20世纪初期，日本的 H. Yagi 等人发明了一种可用于无线电能传输的定向 天线（又称八木 -宇田天线），可将能量以微波的形式发送出去，在此基础上雷声公司（Raytheon） 的布朗（W.C.Brown）等人又做了大量的研究工作，设计了一种效率高、架构简单的半导体二极管整流 天线，可将微波能量转换成直流电，从此微波作为无线电能传输的一种重要方式被广泛研究。到目前为止，利用微波传输电能已经可以实现大功率、远距离的功率输送，与此同时激光作为一种新型的无线能量传输方式也被用来实现大功率远距离的能量传输。到20世纪80年代，以电磁感应耦合方式为主的非接触能量传输技术开始被学者们关注，并逐渐应用到电动牙刷、手机、电动汽车等产品的无线供电中，以此为代表的有新西兰奥克兰大学波依斯教授为首的课题组。该课题组经过多年努力在理论和实践上取得了很多重大突破，实现了国家地热公园载人游览车的无线供电试验系统。随后美国汽车工程协会根据Magnecharge TM 系统的设计，制定了在美国使用非接触感应电能传输技术进行电动汽车充电的统一标 准——SAEJ.1773，但感应式无线电能传输技术对磁路的设计要求比较苛刻，导致传输距离较低（多在厘米范围内），导致该技术在大功率无线能量传输的应用中具有很大的局限性。
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