无线电能传输技术的研究现状与应用

张 璇

（新疆新闻出版广电局节目传输中心6501台，乌鲁木齐 830000）

随着科学技术的发展，电能传输技术迎来了新革命。传统的电能传输线路设备因容易损坏、传输安全性差等问题已无法满足人们日常活动的需要。无线电能传输技术作为将电力能量进行无线传输的新技术，摆脱了对导线的依赖，避免了传统输电方式带来的危害，使用中更加安全可靠。目前，无线电能传输技术已应用于智能家电领域，并取得了很好的效果，而无线电能传输技术在军事、医疗领域中也具有广阔的发展前景。因此，对于无线电能传输技术进行研究还是很有必要的。

1 简述无线电能传输技术

无线电能传输（Wireless Power Transmission，WPT）作为新型电能传输技术，主要依靠电磁场或电磁波传输能量。现在的无线电能传输方式主要有三种：（1）电磁感应式，其特点为传输距离短，传输效率较高；（2）磁耦合谐振式，其特点为传输距离适中，传输效率高；（3）电磁波辐射式，其特点为传输距离远，传输效率较低。这三种主流的无线电能传输方式各有优势和不足。对电磁感应式来说，它拥有较高的传输效率以及减少对材料使用的环保作用，但是传输距离太小，实用方面限制在厘米级别内，传输效率易受位置的影响，还可能因异物进入出现发热问题。而磁耦合谐振式的优点是传输效率高；传输过程中不受空间障碍物影响；辐射较小，对人体几乎没有危害，其缺点在于成本高，对硬件要求也高，受外界干扰会发生失谐从而不利于调试。电磁波辐射式具有传输距离远的优点，但是现阶段的传输效率过低，传输过程中遇见障碍物会中断。

在目前的无线电能传输技术中，应用最为广泛的是磁耦合谐振式无线电能传输。磁耦合谐振式无线电能传输系统以电磁感应为基础原理，结合现代电子电力能量变换技术和控制理论的新型电能传输模式，因其功率大，传输效率高，潜在的实用价值高的特点而引发专家学者关注。磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作原理是采用两个相同频率的谐振物体，通过能量在这两个物体间交互而产生了强大的耦合作用，并利用线圈和两端的平板电容器组成谐振电路进行能量传输。

2 无线电能传输技术的现状与应用

进入21世纪以后，能源与环境是现代社会发展所要面对的问题，而无线电能传输技术能实现能源的高效利用。传统的有线电能传输设备需要通过插头和导线进行工作，这种传输方式很容易因导线的磨损、裸露而发生事故，影响电气设备的安全和使用。在矿井、油田的工作中，使用传统的导线直接接触供电容易发生摩擦而产生火花，从而引发爆炸，威胁工作人员的生命安全。在水下工作时，导线直接接触供电还会构成触电的潜在威险。因此，无线传输技术的应用拥有广阔的市场。

2.1 医疗领域

医疗设备目前大多采用的是植入式电子系统，而植入式电子系统在发展中趋向复杂化，系统功耗也越来越大，植入式系统在短期工作中尚且能发挥作用，而对于长期工作，植入式系统会因电池续航不足无法满足要求，而无线电能输送技术可以改变植入式电子系统的充电方式，解决电能供应问题。医疗领域主要应用的是射频电能传输技术（Radio Frequency Power Transmission，REPT），REPT技术能用于人工心脏的核电池充电，耳蜗植入装置供电等。在医疗电子系统中，采用RFPT技术就能实现直接能量传输，利用体外与体内两个线圈之间的电磁耦合进行电能输送，还可以降低人体受感染的风险。

2.2 航空领域

无线电能输送技术已开始在航空领域得到应用。MPT技术的发展改良了现有的空间太阳能发电，空间太阳能发电已开始利用微波向地面和卫星传输电能。空间太阳能发电中的WPT技术在经历多阶段发展后，发射、反射和接收技术也都取得了进步。

2.3 水下领域

由于海水是良性导体，其电阻受频率的影响，工作频率提高，海水导电面积会减小电流通过电缆流通，因此水下电能传输的功率损耗更大。无线电能传输技术在水下领域应用时，可以把海水看作与原边绕组同轴匝链的绕组，通过增加耦合来限制电流路径，以此来减少耦合海水的损耗。

3 结束语

无线电能传输技术是一项具有发展潜力的新技术。随着无线电能传输技术的进步，它开始在更多领域发挥作用，同时也发挥推动着社会发展的现实作用。在未来，无线电能传输技术将改变人类的生活方式，融入人类工作生活，迎来人类的无线时代。

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