简易无线输电装置的研究(2)
无线充电技术可以解决很多问题。
一，解决电子设备充电接口混乱的情况，大大减少用户携带多种充电器的烦恼，统一的无线充电标准将大大提高电子设备的便携性。
二，解决一些设备的充电问题，比如建筑物内传感器，取出充电的耗费太大，此时利用无线充电技术，将会完美解决这个问题。
三，解决人体植入性医疗器件的电力问题，如心脏起搏器，通过手术来更换电池，不仅给病人带来巨大的痛苦和经济压力，如果通过无线充电技术，就可以避免巨大的手术风险[3]。
四，无线充电技术还可在交通领域得到广泛的应用。在当今社会，能源问题逐渐受到社会各界的关注，电动汽车作为一种清洁能源的交通工具，开始得到人们的青睐。随着电动汽车的增多，充电桩配备不足的问题逐渐突显，这也制约着电动汽车的进一步发展。如果能够将充电装置放置在停车场、马路边的路面下，将会大大缓解充电桩短缺的问题。经研究，无线充电过程产生的危害主要通过产生的磁场来影响，因此对人体的危害微乎其微，利用分割技术，分几个部分提供电力，可以将电磁污染最小化[4]。
五，提高设备的安全性能。在某些特定环境下工作的电子设备，例如在矿井下，保护不严密的充电接口会大大提高瓦斯爆炸的风险。如果使用无线输电技术，就可以用绝缘层将设备包裹严密，通过无线传输的方式实现能量的传输。
1.2研究和发展现状
目前的技术发展状况，无线充电技术有三种实现方式：电磁感应方式、电磁耦合共振方式、微波/激光辐射方式[5]。
1.2.1 电磁感应方式
电磁感应式是无线充电技术中使用广泛的一种方式，它的工作原理类似于变压器[6]。电磁感应技术的一个不足就是两个线圈之间距离的增会使传输能量的磁场急剧的减弱，因此，传输距离会受到很大的制约。
目前较为常见的无线充电底座也是根据电磁感应原理进行设计的，在多个电子产品内放置感应线圈，利用电磁感应方式可以实现统一充电器对不同设备的同时充电，而且精确要求不高。因为产生的感应磁场分布在线圈阵列周围，因此接收线圈能够在各个方向上产生感生磁场，就能够实现能量就从发射端到接收端的无线传输。由于感应磁场很弱，所以不会对较近距离内的信用卡、录像带等磁性记录存储物品造成损坏[7]。这种传输方式具有成本低、结构简单、技术成熟的优点，缺点是传输功率小、传送距离有限，不适用于高精尖领域，一般用于民用小型便携式设备的电力供应。
1.2.2电磁耦合共振方式
无线供电技术的一种方案。
演示装置为半径1.5英尺的普通漆包铜线，和处在工作频率范围内的传输线圈。在非辐射性磁场内部，如果接收线圈工作能够正常工作并发生谐振，同时和传输线圈以相同的频率振荡，就会通过电磁耦合共振的方式来点亮灯泡[7]。即便是两个谐振线圈之间存在一定的阻碍，电力也能够正常的传输，从而使负载继续正常工作。
当两个物体同频共振时，就能够进行能量的无线传输。关键是利用了非辐射性磁耦合。共振技术这种传输方式的一大优点就是具有非常高效的能量传输速率，两个同频的物体之间通过该技术能够实现高效的能量传输，而不影响具有不同振动频率的物体。共振技术的传输功率可达到几千瓦，传输距离一般为3.5-5.5米，传输频率可以从几赫兹到几十赫兹之间，所以需要对所需的频率进行特别的保护，以免影响传输效率和安全性[8]。
1.2.3微波/激光辐射方式
想要实现这种形式的无线传输方式其中最重要的环节就是是否研制出先进的定向天线装置。在接收端依靠高性能接收和整流技术，可实现较远距离的无线传输。通过无线电波可以实现能量点对点的定向传输，接收端采用硅整流天线，这种整流天线可以实现微波能量和电能之间的相互转换。为确保安全性，需要将能量密度控制在人体所允许的1mW/cm2范围内，经估算在半径为5km 的空间内，传递的能量功率可达800MW。这种传输方式的优势在于定向性好，弥散小。因此，可以通过微波或者激光来传输电能，从而实现能量远程高效精确传输[9]。