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磁耦合共振无线输电

磁耦合共振无线输电
磁耦合共振无线输电

磁耦合谐振式无线电能传输

磁耦合谐振式无线电能传输 DOI:10.16640/jki.37-1222/t.2016.12.137 1磁耦合谐振式无线电能传输 (1)无线电能传输。无线电能传输,简称WP■技术,是根据能量传输过程中中继能量形式的不同,在不使用导线连接的情况下通过电场等进行进行传输的新型技术。其主要包括:磁(场) 耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中,磁耦合式是目前研究最为火热的一种无线电能传输方式,也就是将高频电源加载到发射线圈,使发射线圈在电源激励下产生高频磁场,接收线圈在此高频磁场作用下,耦合产生电流,实现无线电能传输。这项技术开创了人类通信的新纪元,基于能源供给而产生的无线电技术将会创造出人类能源史的新里程,其给大众带来的意义与影响也非同凡响。这项技术的使用具有以下的特点: 1 )通用性电波的传输不需要导线进行连接一旦普及,将会使电子产品从导线的束缚中解脱出来,电器接口、兼容性的问题将得到解决,供电更方便,便捷人们的生活,提高人们的生活水平,提高人们的生活质量。 2)便携性、实用性目前的生活状况下实现无线电能传输依旧面临这挑战,但这项技术的推广,将会极大的提高传输的速度、传输

的量,对彻底解决人民生活中电力的供给问题提供有力的帮助,方便生活,提高效率。同时,对于目前很多缺乏或者无法布置电线造成的供电困难现象,无线电能传输的普及将会使这难题得到解决,紧急情况下快速地供电模式也是未来发展的必然趋势,例如加拿大等国开始尝试使用辐射式供电驱动的无人飞机作为电视转播台。 3)美观性不以导线连接的无线电能传输,将会推动电子设备的体积进一步的减小,电子设备的数据线将不再需要,便捷人们生活的同时,营造一种美观性。在能效转化效率、电磁人体辐射安全的情况下,无线供电时代的普及,将能够有效解决家庭布线、家电固定化等破坏问题,节省铜、塑料等资源。 4)安全性无线电能传输技术的普及,将会消除电子设备接触产生的电火花、电火花可能引起的爆炸、插头损坏和接触不良等安全隐患。如使用无线充电技术的电动牙刷和电动剃须刀的防水性将进一步得到提高。 5)绿色性、永久性若空间太阳能发电实现真正的商业运作化,人类将能从太阳能得到巨大的能量,在能源不缺乏的基础上,无线电能传输将而真正解决能源问题,实现绿色能源,提高能源供给,解决能源危机,造福后代。 (2)磁耦合谐振式磁耦合谐振式,作为新的无线电能传输方式,主要工作原理是利用物理学的"谐振" 原理,两个振动频率相同的物体能高效传输能量。基于磁场谐振耦合的无线电力传输,实际上是将磁场作为传输的介质,当电源发送端的振荡磁场频率和接收端

磁共振(磁谐振耦合)无线充电技术鼻祖级文章-英文原文

Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances André Kurs,1* Aristeidis Karalis,2 Robert Moffatt,1 J. D. Joannopoulos,1 Peter Fisher,3Marin Solja?i?1 1Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA. 2Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA. 3Department of Physics and Laboratory for Nuclear Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA. *To whom correspondence should be addressed. E-mail: akurs@https://www.doczj.com/doc/4816212732.html, Using self-resonant coils in a strongly coupled regime, we experimentally demonstrate efficient non-radiative power transfer over distances of up to eight times the radius of the coils. We demonstrate the ability to transfer 60W with approximately 40% efficiency over distances in excess of two meters. We present a quantitative model describing the power transfer which matches the experimental results to within 5%. We discuss practical applicability and suggest directions for further studies. At first glance, such power transfer is reminiscent of the usual magnetic induction (10); however, note that the usual non- resonant induction is very inefficient for mid-range applications. Overview of the formalism. Efficient mid-range power transfer occurs in particular regions of the parameter space describing resonant objects strongly coupled to one another. Using coupled-mode theory to describe this physical system (11), we obtain the following set of linear equations In the early 20th century, before the electrical-wire grid, Nikola Tesla (1) devoted much effort towards schemes to a&m(t)=(iωm-Γm)a m(t)+∑iκmn a n(t)+F m(t) n≠m (1) transport power wirelessly. However, typical embodiments (e.g. Tesla coils) involved undesirably large electric fields. During the past decade, society has witnessed a dramatic surge of use of autonomous electronic devices (laptops, cell- phones, robots, PDAs, etc.) As a consequence, interest in wireless power has re-emerged (2–4). Radiative transfer (5), while perfectly suitable for transferring information, poses a number of difficulties for power transfer applications: the efficiency of power transfer is very low if the radiation is omnidirectional, and requires an uninterrupted line of sight and sophisticated tracking mechanisms if radiation is unidirectional. A recent theoretical paper (6) presented a detailed analysis of the feasibility of using resonant objects coupled through the tails of their non-radiative fields for mid- range energy transfer (7). Intuitively, two resonant objects of the same resonant frequency tend to exchange energy efficiently, while interacting weakly with extraneous off- resonant objects. In systems of coupled resonances (e.g. acoustic, electro-magnetic, magnetic, nuclear, etc.), there is often a general “strongly coupled” regime of operation (8). If one can operate in that regime in a given system, the energy transfer is expected to be very efficient. Mid-range power transfer implemented this way can be nearly omnidirectional and efficient, irrespective of the geometry of the surrounding space, and with low interference and losses into environmental objects (6). Considerations above apply irrespective of the physical nature of the resonances. In the current work, we focus on one particular physical embodiment: magnetic resonances (9). Magnetic resonances are particularly suitable for everyday applications because most of the common materials do not interact with magnetic fields, so interactions with environmental objects are suppressed even further. We were able to identify the strongly coupled regime in the system of two coupled magnetic resonances, by exploring non-radiative (near-field) magnetic resonant induction at MHzfrequencies. where the indices denote the different resonant objects. The variables a m(t) are defined so that the energy contained in object m is |a m(t)|2, ωm is the resonant frequency of that isolated object, and Γm is its intrinsic decay rate (e.g. due to absorption and radiated losses), so that in this framework an uncoupled and undriven oscillator with parameters ω0 and Γ0 would evolve in time as exp(iω0t –Γ0t). The κmn= κnm are coupling coefficients between the resonant objects indicated by the subscripts, and F m(t) are driving terms. We limit the treatment to the case of two objects, denoted by source and device, such that the source (identified by the subscript S) is driven externally at a constant frequency, and the two objects have a coupling coefficient κ. Work is extracted from the device (subscript D) by means of a load (subscript W) which acts as a circuit resistance connected to the device, and has the effect of contributing an additional term ΓW to the unloaded device object's decay rate ΓD. The overall decay rate at the device is therefore Γ'D= ΓD+ ΓW. The work extracted is determined by the power dissipated in the load, i.e. 2ΓW|a D(t)|2. Maximizing the efficiency η of the transfer with respect to the loading ΓW, given Eq. 1, is equivalent to solving an impedance matching problem. One finds that the scheme works best when the source and the device are resonant, in which case the efficiency is The efficiency is maximized when ΓW/ΓD= (1 + κ2/ΓSΓD)1/2. It is easy to show that the key to efficient energy transfer is to have κ2/ΓSΓD> 1. This is commonly referred to as the strong coupling regime. Resonance plays an essential role in this

无线电能传输(课程设计)实验报告

实验报告 1.实验原理 与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚,实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。无线电能传输技术(Wireless Power Transfer, WPT)也称之为非接触电能传输技术( Contactless PowerTransmission, CPT),是一种借于空间无形软介质(如电场、磁场、微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式,该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究,是能源传输和接入的一次革命性进步。 无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷,是一种有效、安全、便捷的电能传输方法,因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值,而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中,无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术”之一。 到目前为止,根据电能传输原理,无线电能传输大致可以分为三类:感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。作为一个新的无线电能传输技术,磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念,基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换,而非谐振物体之间能量交换却很微弱。 磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间,因此也被称之为中尺度(mid-range)能量传输技术,其尺度为几倍的接收设备尺寸(可扩展到几米到几十米)。 除了较大的传输距离,还存在以下优势:由于利用了强耦合谐振技术,可以实现较高的功率(可达到kW)和效率;系统采用磁场耦合(而非电场,电场会发生危险)和非辐射技术,使其对人体没有伤害;良好的穿透性,不受非金属障碍物的影响。因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。

关于无线充电技术方案实现的几点建议

关于无线充电技术方案实现的几点建议 一般见到的无线充电,运用的是电流磁效应和电磁感应的原理。1819 年,丹麦科学家厄斯特观察到一段导线上如果通有电流,四周将会产生磁场,可以让指北针偏转。后人则进一步发现,将导线围成环状,甚至绕成线圈,产生的磁场将会更强、更集中,这称为电流磁效应。 至于电磁感应,则是在1831 年由法拉第发现的。让一块磁铁或其他的磁场来源靠近一段没有电流的线圈,线圈上就会产生感应电流,称为电磁感应。值得注意的是,电磁感应的成立要点是磁场要有变化,例如磁铁愈来愈靠近(愈来愈远离其实也可以)。外加磁场若是一直保持不变,是不会有感应电流的。 总而言之,电流磁效应就是电流的流动在四周产生磁场,电磁感应则是不断变化的外加磁场使线圈产生感应电流。 利用电磁感应来充电 这两种物理现象同时运用,就可以进行无线充电。目前的无线充电设备,都包含一个充电座,里面其实正是线圈。将充电座接到家用插头后,线圈周围会因为电流磁效应而产生磁场。要充电的电子产品,里面也都有一个线圈,当它靠近充电座时,充电座的磁场将透过电磁感应,在电子产品的线圈上产生感应电流。感应电流导引到电池,就完成了充电座和电子产品间的无线充电。 你可能会问,磁场不是要改变才能有电磁感应吗?可是充电座与充电的对象距离却始终保持不变,这样为何会有电磁感应呢?原来,家用插座中流出的电是交流电,也就是说电流的方向不断的交替变化,一会儿顺着流,一会儿反着流。正因为如此,充电座线圈产生的磁场随之不断在变换方向,并非保持不变,符合电磁感应的要件。 近来愈来愈多智慧型手机、平板电脑开始提供无线充电的功能,但是不幸的是,它们充电

突破充电效率距离限制 无线充电迈向中功率磁共振

中功率及磁共振无线充电发展加温。WPC、A4WP、PMA三大无线充电标准阵营,皆已计划在今年发布充电功率达15~30瓦的无线充电新规格,并加紧投入磁共振技术研究,可望提升无线充电效率,并突破目前磁感应技术距离受限的桎梏。 中功率与磁共振无线充电行情看俏。为了让小型电子产品以外的装置亦能享有无线充电功能,三大无线充电技术标准阵营正殚精竭虑发展中高功率无线充电标准,期能夺得市场先机;其中,又以电力事业联盟(PMA)动态最受瞩目。 随着无线充电技术朝中功率及磁共振方向演进,无线充电联盟(WPC)运行频段干扰问题已逐渐浮上台面,成为其日后发展的隐忧;反观PMA在与无线电力联盟(A4WP)结盟后,已同时握有磁共振及磁感应技术,加上其未来更拟采用传输距离更远的无线区域网路(Wi-Fi)做为通讯机制,因而更加受到市场瞩目。 兼具磁共振/磁感应技术PMA壮大无线充电势力 图1UL检测事业部亚太区事业发展经理陈立闵认为,PMA已同时握有成熟的磁感应和磁共振技术,可望成为三大联盟中的最后赢家。 UL检测事业部亚太区事业发展经理陈立闵(图1)表示,若以消费者体验做为最终考量,无线充电势必走向磁共振应用方案,因此原本专注于磁感应技术的WPC及PMA已积极研拟相关标准;不过,WPC选错频段的结果可能使其最终错失市场商机。 陈立闵分析,WPC的Qi标准运行于110k?205kHz,与多种应用频段重叠,为了避免日后严重的频率干扰问题,及为往后的中高功率磁共振技术发展铺路,WPC正在讨论更换运行频段及通讯协定(Protocol)的可能性,不过一旦更动运行频段及晶片通讯协定,新旧晶片方案间的相容性将成一大疑虑。 这项浩大工程不仅让WPC进退维谷,亦让内部成员及外界对WPC未来发展打上问号。另外,WPC成员中应用商少、晶片供应商多,比例失衡的结果,也让Qi的应用市场难以快速扩张,因此近来其会员增长的速度已愈来愈缓慢。 陈立闵表示,反观PMA,在2014年初已与A4WP签署合作协议;表面上看来是平等的合作关系,然事实上,A4WP之创始成员三星(Samsung)已将其无线充电技术捐赠予正积极发展磁共振技术的PMA,加上微软(Microsoft)、威瑞森(Verizon)等其他联盟的要角纷纷于近日宣布加入该阵营,让PMA气势如虹。 PMA因有美国联邦通讯委员会(FCC)的协助,一开始就选用了200M?400MHz的冷门频

磁耦合谐振式无线电能传输技术研究进展

1 综 述 作者简介:程丽敏(1988- ),女,硕士研究生,研究方向为无线电能传输技术。 磁耦合谐振式无线电能传输技术研究进展 程丽敏,崔玉龙 (北京化工大学 信息科学与技术学院,北京 100029) 摘 要:作为一种无线电能传输(WPT)方式,磁耦合谐振式无线电能传输距离为几十厘米,传输效率 可以达到90%,传输功率可以达到千瓦级。对磁耦合谐振式WPT 系统的整体结构类型,谐振器的拓扑结构类型,提高传输距离、传输效率和传输功率的方法及谐振频率分裂等几方面进行了研究。总结了国内相关高校的研究成果,并给出了该技术的应用前景及存在问题。 关键词:磁耦合谐振式;无线电能传输;发展现状;存在问题;应用前景中图分类号:TM724 文献标识码:A 文章编号:1007-3175(2012)12-0001-05 Abstract: As a mean of wireless power transmission (WPT), magnetic coupling resonant wireless power transmission distance can be from scores of centimeters to several meters, transmission ef ? ciency can reach 90%, and transmission power can reach kilowatt grade. Study was carried out for whole structure category of magnetic coupling resonant WPT system, topologic structure category of resonator, improvement of transmis-sion distance, transmission ef ? ciency and transmission power methods and resonant frequency split etc aspects. Summary was made for study results of related colleges and universities at home and the application prospect of the technology and existing problems was given. Key words: magnetic coupling resonant type; wireless power transmission; present development situation; existing problem; application prospect CHENG Li-min, CUI Yu-long (College of Information Science&Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China ) Magnetic Coupling Resonant Type Wireless Power Transmission Technology Study Progress 0 引言 无线电能传输(WPT)技术是不使用导线连接而通过电场、磁场、激光等软介质实现的电能传输方式。1890年,尼古拉?特斯拉提出了把地球作为内导体、距离地面约60km 的电离层作为外导体,在地球与电离层之间建立起大约8Hz 的低频共振,再利用环绕地球表面的电磁波来远距离传输电力[1]。2006年11月,在美国物理学会工业物理论坛上,麻省理工学院(MIT)的Marin Soljacic 首次提出了磁耦合谐振式WPT 技术[2]。WPT 技术主要有3种,即电磁感应式、磁耦合谐振式和电磁辐射式。电磁辐射式WPT 技术是利用电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理而实现的能量传输。电磁感应式无线电能传输技术(简称IPT)主要利用电磁感应原理,采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现 电能无线传输。磁耦合谐振式WPT 的理论基础是耦合模式理论,两个相同谐振频率的振荡电路,在波长范围内是通过近场瞬逝波耦合的,感应器产生的驻波在远远小于损耗时间内,允许能量高效地从一个物体传到另一物体。而与周围不同频率的物体之间的相互作用很弱,电能传输的介质是中高频的磁场。 1 磁耦合谐振式WPT技术研究现状 1.1 国外研究现状 1.1.1 WPT系统的整体结构类型 从磁耦合谐振式W P T系统的整体结构来看,可分为单发射器、单接收器的系统,单发射器、多接收器的系统,有中继谐振器的系统。 1)单发射器、单接收器的WPT系统 对于单发射器、单接收器系统,也有不同的实

无线充电基本知识

针对新手一般会问的13个问题: 1> 无线充电到底是什么情况,怎么实现无线充电? 2> 为什么需要无线充电? 3> 是什么原理,什么技术? 4> 无线充电效率可以达到多少,充电有多快,有没有辐射? 5> 有什么要求,是否需要过什么标准或认证? 6> 所有手机都能充吗,有哪些手机可以充? 7> 无线充电器的构成? 8> 无线充电器的成本和价格怎么样? 9> 产业链情况,有哪些好一点的厂家? 10>国内外发展情况怎么样? 11>除了手机,还有哪些地方可以用起来? 12>未来什么时候可以起来? 13>有哪些机会点? 1、无线充电到底是什么情况,怎么实现无线充电? 无线充电是怎么回事,顾名思义就是充电不要插线。类似与WiFi一样,很方便。理论上可以随时随地给手机等电子设备供电。但无线充电暂时还不能像WiFi一样传输那么远的距离,现在成熟的方案只能在10mm以内的距离实现无线充电,一般为3~5mm左右的距离比较好,这类无线充电的技术采用的是磁感应无线充电技术。2015年估计还会有一些新的技术方案会量产,就是磁共振无线充电技术,预计在125px左右的范围可实现无线充电。随着 技术的成熟,预计在未来的2~3年,无线充电的充电距离可以达到10~750px左右,基本 可以满足随时随地自由不受束缚的充电需求。要实现无线充电需要一个发射端和一个接收端。发射端就是无线充电器,接收端就是手机等。在发射端有一个线圈,接收端也需要一个线圈。发射端通过控制板和线圈发射能量,接收端通过控制板和线圈接收能量,这样就可以实现无线充电。如下图的三星手机和自由充科技的无线充电移动电源充电情况,手机放在无线充电

DIY 磁耦合谐振式无线电力传输实验

DIY磁耦合谐振式无线电力传输实验 一、实验内容 1.了解磁耦合无线电力传输的基本原理; 2.自组装和调试磁耦合式无线电力传输系统; 3. 探索频率和距离对无线电力传输的影响 二、实验方法 1.确定LC电路的共振频率 以下为确定LC电路的共振频率的几种方法,任选其中一种。 方法一:利用实验室提供的LC电表分别测量线圈的电感和电容,然后利用公式(1)计算共振频率。 方法二:如果线圈绕线比较规则,可以利用实验室提供的工具测量铜线的直径、线圈直径等参数,然后利用公式(3)计算线圈的电感,最后利用公式(1)计算共振频率。 方法三:利用信号发生器和示波器观察LC电路的充放电过程,测量其共振频率,具体方法参考实验十七RLC串联电路的暂态过程。 三、实验任务 1.研究工作频率对电力传输效率的影响 按照下图在九孔面包板上完成实验系统的连接。 E 固定接收线圈与发射线圈的距离,如5厘米。改变工作频率,利用示波器测量接收电路的信号幅度和频率,完成如下表格并绘制幅度-频率曲线。 表1 接收信号幅度与频率关系 频率(kHz) 幅度(V) 2.研究无线电力传输的距离对传输效果影响 调节R1的大小使得电路工作在共振频率之下,改变接收线圈与发射线圈的距离,利用示波器测量接收电路的信号幅度,完成如下表格并绘制幅度-距离曲线。 表2 接收信号幅度与距离关系

距离(cm) 幅度(V) 3.自制电感线圈(可以和实验室提供的形状、匝数不同),并联电容形成LC电路,分别测量电感线圈的电感L和电容C的数值;计算其固有共振频率,接入上图所示电路,观察其共振情况和电力传输效果,做记录。 四、报告要求 1.用坐标纸绘制上面的两条曲线,总结传输规律。 2.对自制的LC并联谐振电路的传输效果做分析和总结;对比实验室提供的LC电路,总结两者的特性和优劣。 补充讲义 实验七十七 DIY磁耦合谐振式无线电力传输实验 你知道吗,不用电线就可以传输电力,点亮一个灯泡,这样的事情是利用什么原理和技术实现的?摒弃杂乱的输电导线,实现电力的无线传输一直以来都是人们追求的梦想。早在1890年,美国物理学家尼古拉斯?特斯拉就提出并设计了无线电力传输实验模型。2007年,一种新型的可实用化的磁耦合谐振式无线能量传输技术由MIT的一组科学家得以实现。这种传输技术具有传输距离长,穿透能力强的特点。随后在2010年青岛海尔公司就研制出了“无尾”电视,可以肯定的是随着人们对生活品质要求的日益提高,各种家电设备会逐渐采用这种新型的无线传电技术,它会为人们生活带来很大的便利。 本实验为同学们自己动手实验探索利用磁耦合谐振原理进行无线电力传输提供了实验平台,通过实验你会深切地感到自己就可以研制这样一种实用的无线电力传输仪器。 实验目的 1.了解磁耦合无线电力传输的基本原理; 2.自组装和调试磁耦合式无线电力传输系统; 3. 探索频率和距离对无线电力传输的影响 实验系统 本实验采用磁耦合谐振方式进行电力传输,系统的工作原理图如图1所示。 ·1·

无线充电技术介绍

无线充电技术介绍 支持无线充电的智能手机从2011年夏季前后开始上市。任何厂商的任何机型均可使用的“Qi”规格将成为全球标准。停车即可充电的EV(电动汽车)用充电系统也在推进研发。 无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无线电话等部分家电产品中实用化,现在其应用范围又扩大到了智能手机领域。 NTT DoCoMo在2011年夏季以后陆续上市了多款支持无线充电的智能手机和充电座。这些手机无需在手机上插上充电线缆,只需放臵在充电座上即可为电池充电。今后NTT DoCoMo将在电影院、餐厅、酒店、机场休息室等公共场所设臵充电座,便于用户在外出时使用。 软银移动也预定2012年1月上市支持无线充电的智能手机。KDDI正在开发车载式智能手机的无线充电座。 未来无线充电的应用范围将有望扩大到EV的充电系统。 目前,市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟(WPC)”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”,以松下、韩国三星电子、英国索尼爱立信、芬兰诺基亚、电装为首,许多国家的家电厂商和汽车厂商都相继加盟了WPC。 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式,Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化,只要是带有Qi标志的产品,无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。 19世纪发现的物理现象 电磁感应方式采用了19世纪上半期发现的物理现象。众所周知,电流流过线圈时,周围会产生磁场。1820年,丹麦物理学家汉斯〃奥斯特(Hans Oersted)

发现了这种电磁效应。 用没有通电的其他线圈接近该磁场,线圈中就会产生电流,由此点亮灯泡。1831年,英国物理学家迈克尔〃法拉第(Michael Faraday)发现了这个可从线圈向线圈供电的物理现象,并称之为电磁感应现象。 无线充电使用的充电座和终端分别内臵了线圈,使二者靠近便开始从充电座向

无线充电基础知识汇总

无线充电基础知识汇总(1-3部分) 【无线充电圈技术分析】 最近碰到很多朋友,想进入或投资无线充电,可以说是无线充电方面的小白,我反复给他们科普和解释了半天。 回来想想以后还会碰到很多类似的情况,干脆整理个文档,需要的发给他们自己回去好好看,力求简洁好懂和内容实在。 也顺便贴在“无线充电圈”平台共享给行业的朋友。 同时也申明一下,很多图片和数据来自网络,敬请谅解! 新手一般会问的几个问题: 1> 无线充电到底是什么情况,怎么实现无线充电? 2> 为什么需要无线充电? 3> 是什么原理,什么技术? 4> 无线充电效率可以达到多少,充电有多快,有没有辐射? 5> 有什么要求,是否需要过什么标准或认证? 6> 所有手机都能充吗,有哪些手机可以充? 7> 无线充电器的构成? 8> 无线充电器的成本和价格怎么样?

9> 产业链情况,有哪些好一点的厂家? 10>国内外发展情况怎么样? 11>除了手机,还有哪些地方可以用起来? 12>未来什么时候可以起来? 13>有哪些机会点? 我根据这13个问题来一一解释。 一、无线充电到底是什么情况,怎么实现无线充电? 无线充电是怎么回事,顾名思义就是充电不要插线。类似与WiFi一样,很方便。理论上可以随时随地给手机等电子设备供电。 但无线充电暂时还不能像WiFi一样传输那么远的距离,现在成熟的方案只能在10mm以内的距离实现无线充电,一般为3~5mm左右的距离比较好,这类无线充电的技术采用的是磁感应无线充电技术。 2014年估计还会有一些新的技术方案会推出来,就是磁共振无线充电技术,预计在5cm左右的范围可实现无线充电。 随着技术的成熟,预计在未来的2~3年,无线充电的充电距离可以达到10~30cm左右,基本可以满足随时随地自由不受束缚的充电需求。 要实现无线充电需要一个发射端和一个接收端。 发射端就是无线充电器,接收端就是手机等。在发射端有一个线圈,接收端也需要一个线圈。发射端通过控制板和线圈发射能量,接收端通过控制板和线圈接收能量,这样就可以实现无线充电。

磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究毕业论文

天津工业大学 毕业论文 磁耦合谐振式无线电能传输的 基本特性研究 学院电气工程与自动化 专业电气工程及其自动化

附表1 天津工业大学毕业设计(论文)任务书论文题目磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究 学生姓名学院名 称 电气学院专业班级电气094班 课题类型论文类 课题意义 在无线数据传输技术日益普及之时,无线电能传输也使在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线成为可能,并且它对于新能源的开发和利用、解决未来能源短缺问题有着重要的意义。 无线电能传输主要应用于生物医学、交通运输、机器人的驱动、电池充电等,如果能研发出大功率、远距离的无线能量传输装置,将有可能引起能源领域一场变革。 本课题主要基于磁耦合谐振的最新无线电能传输技术的基本特性研究,包括频率特性、距离特性、方向特性等。通过对该技术的基本特性分析与研究,掌握其传输的规律,力图使电能具有较大的传输容量和较远的传输距离。为该技术的产业化提供支撑。 任务与进度要求1、课题调研,实习,查中、英文资料;(1~3周) 2、学习无线输电技术,电磁耦合等相关知识;(4~6周) 3、频率特性研究;(7~8周) 4、距离特性研究;(9~10周) 5、方向特性研究;(11~12周) 6、撰写毕业设计论文;(13~14周) 7、答辩。(15周) 主要参考文献[1] 杨庆新,陈海燕,李建贵.基于无接触电能传输系统的可分离变压器传输 性研究[J].电工技术学报,2007,22(Sup.1):107-110.

起止日期2013年2月25日至2013年6月7日 备注 院长教研室主任指导教师附表2 毕业设计(论文)开题报告表 姓名童芳林学院电自学院专业电气工程及其 自动化 班级电气094 题目磁耦合谐振式无线电能传输的基本特性研究指导 教师 李阳 一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义: 有线电能传输由于存在诸如产生接触火花,影响供电的安全性和可靠性,甚至引起爆炸,造成重大事故等弊端,因此一种安全、方便的无线电能传输技术便成为科学家们最迫切的追求。无线电能传输技术始于1889年的美籍克罗地亚裔物理学家特斯拉的研究,并且在无限探求下,2007年MIT的科学家提出了磁耦合谐振式的无线电能传输原理并成功利用该理论在2m 范围内点亮一个60W的灯泡。于是,电磁耦合谐振式无线能量传输技术作为一种新兴的无线能量传输技术迅速发展起来,并在无线能量传输领域引起巨大的反响。 本课题将对磁耦合谐振式无线电能传输的频率、距离和方向这三个基本特性对电能传输的功率和效率的影响进行研究,此研究将对该技术今后在电动汽车、航空航天、油田矿井、水下作业、电器、医疗器械等领域打下坚实基础,具有重要的科学意义。 二、进度及预期结果: 起止日期主要内容预期结果 2013.3.11-2013.3.24 2013.3.25-2013.3.31 2013.4.1-2013.4.14 2013.4.15-2013.4.28 2013.4.29-2013.5.12 2013.5.13-2013.6.7 2013.6.8 查阅期刊文献,收集资料。 学习频率特性。 学习距离特性。 学习方向特性。 实验测试与证明,并获取数据。 撰写论文、修改论文。 答辩。 了解课题; 掌握频率特性; 掌握距离特性; 掌握方向特性; 结果与理论一致 完成论文。 完成答辩。 完成课题的现有条件磁耦合谐振式无线电能传输系统的实验装备。

基于磁共振的电子设备非接触式便捷充电系统的研究

基于磁共振的电子设备非接触式便捷充电系统的研究(Based on magnetic resonance of electronic equipment non-contact charging system research) 一、立项依据 (一)现状与背景分析 现状分析: 传统的供电方式需要导线将电源和设备连接起来,在户外及环境恶劣的场合,这种供电方式存在弊端,例如易受天气的影响、接触及碳积会引起火花等。而采用非接触的方式供电具有方便、安全、可靠等优点。非接触式电能传输不需要引线,在一些特殊场合得到了应用例如户外、水下、矿井、材料处理、生物医疗及移动负载等。例如,给一些封闭式的东西充电,由于不再好打开其封装,所以非接触式充电正好可以解决这个问题。 无线鼠标已经得到了广泛应用,但是其电池使用一直存在着问题。无论是干电池的不断更换还是充电电池的不断充电,都给用户带来了不便,很多人只是买来用了一阵后,因为电池问题又换回了有线鼠标。同时,电池的使用会造成很大的浪费,也给日益脆弱的环境造成了污染。 (二)学术价值: 目前在市面上比较常用的几种无线充电技术中,大约有四种,在目前使用的四种无线充电技术中,电感耦合在价值链中应用最为广泛,其它几种技术包括传导、近场磁阻技术和远场磁共振。我们在这里主要是针对有USB接口的电子设备实现基于磁共振的非接触式便捷充电的研究。 1、对磁共振无线充电技术进行深刻的实践。 2、利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。 3、在鼠标上做一个标准大小的USB端口,另外做一个有接受装置的USB插头,这样就能实现电能的无线传输了,类似的,插在电子设备USB接口的接收器能够将接收到传输过来的电荷,将电能作用于所接的负载,也能够实现普遍的电子设备的无线充电。 4、这一系统对处在充电场的人完全无害,因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传输。如果在日常生活中各种电子设备里普及的话,会给人们的生活带来很多的便利。

IDT基于磁感应和磁共振技术的无线充电解决方案

IDT基于磁感应和磁共振技术的无线充电解决方案 对于消费类市场,磁感应(Magnetic Induction,简称MI)或磁共振(Magnetic Resonant,简称MR)都是备选方案。无论消费市场朝哪个方向发展,一个已知的事实是,无线充电必将得到采用。在手机提供商的主要推动下,无线充电将开始向手机生态系统市场渗透。拥有强大生态系统的计算领域将紧随其后,使无线充电技术的采用进入下一个增长阶段。之后,无线电源技术很有可能扩展到支持手机和计算解决方案的基础设施中。未来的架构和解决方案中怎样运用无线电源技术,上述应用将仅仅是一个开端。 就磁感应技术而言,主要有两个流行标准:无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)和电源事务联盟(Power Matters Alliance,简称PMA)。这两个标准都相当成熟,很多产品已经用在消费市场了。无线电源联盟(Alliance for Wireless Power,简称A4WP)是第一个基于磁共振技术的标准。这些标准和解决方案都引起了一些疑问,例如,无线电源技术将向哪个方向发展?采用哪些解决方案是最好的? 移动设备 便利性是促使消费移动解决方案最先采用无线技术的关键因素之一。手机、平板电脑、媒体播放器、移动电视等不同的移动设备需要不同接口连接器的各种适配器,这意味着为了给移动设备充电,人们需要携带

很多不同的连接器和适配器。拥有强大的支持性基础设施和生态系统的通用无线适配器,可以解决这些需求。在汽车、咖啡店、图书馆、餐馆、火车、飞机、办公室中提供无线充电,将满足人们所需的便利性。 图1:无线充电器系统:发送器和接收器方框图

蕊磁RiCharge磁共振隔空无线充电技术原理

蕊磁RiCharge磁共振隔空无线充电技术原理 一、先了解一下目前最新的两大无线充电联盟: WPC和Airfuel 联盟。 WPC成立于2008 年,是Qi 标准的创立者。WPC 联盟成员一直致力于开发一种全球统一的无线充电技术标准。联盟管理成员包括LG、高通、三星、TI、东芝等等。 Airfuel 联盟是个全球性生态系统,是PMA 联盟和A4WP 联盟(Alliance for Wireless Power)在2015 年 6 月合并的结果。联盟成员包括AT&T、英特尔、安森美、Powermat、斯普奥汀、三星和WiTricity。 目前,在市面上商业化落地,大众接触较多的主流的无线充电标准有:WPC(即Qi)标准、Airfuel标准。 二、实现无线充电技术主要通过四种方式: 电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。(下图时代久远,部分信息已经缺乏即时性了) 三、磁场共振式技术: 磁场共振充电由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,是目前正在研究的一种技术,由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。该实验中使用的线圈直径达到50cm,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也

会下降。 相比电磁感应方式,利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式,无需使线圈间的位置完全吻合。 四、蕊磁磁共振无线充电技术原理 基于磁共振技术斯普奥汀自主研发出了“蕊磁”技术,其技术原理:采用的是airfuel 联盟标准6.78MHz的频率作为主频。发射端在充/供电时会产生一个高频振动磁场,当蕊磁接收端进入该磁场范围内便会与发射端一起产生同频共振耦合,从而将发射端的电能以无线的方式传递到接收端,为设备隔空无线充电/供电。目前蕊磁技术商业落地是从消费级电子产品入手,其可实现真正的同时一充多,且自由度极高,可根据不同的垂直距离可以适配最佳的充电效率,同一水平面效率均等。

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