磁耦合谐振无线电能传输效率影响因素的研究

王喜升 侯钰慧 郭波超 崔振宇 田子建

（1.中煤信息技术(北京)有限公司 北京市 100029）

（2.中国矿业大学（北京)机电与信息工程学院 北京市 100083）

19世纪90年代初，著名科学家特斯拉进行一系列实验，通过磁感应耦合线圈成功点亮了一盏磷光照明灯。到2006年，MIT的科学家Marin Soljacic利用无线电能传输技术在距离2m处隔空点亮了一盏60W的灯泡，传输效率约为40%，实际意义上实现了无线电能的中程距离传输。从此，国内外无数学者对无线电能传输技术的研究进入了高潮期，该技术作为一种新型的无接触充电方式使用邻域不断增多，已经被广泛应用在电动汽车、植入式医疗设备、消费电子产品、交通运输等各个领域，给人们的生活带来了极大的便捷性和安全性。图1所示为无线电能传输目前应用场合，图1（a）为利用微波辐射理论的空间太阳能发电站，图1（b）为利用磁感应理论的无线充电的电动汽车。

图1：无线电能传输应用实例

目前WPT按着其传输原理的不同主要分为近场传输和远场传输两种。近场传输主要通过磁感应理论、磁谐振理论、电场耦合理论实现；远场传输主要通过微波辐射理论、激光及超声波理论实现，远场传输对频率有较高的要求，且因传输距离较大，传输过程中障碍物的屏蔽作用使得传输效率较低，一般多用在航空事业及军事方面。近场传输中磁感应传输效率较高但传输距离较小，当接受端与发射端距离过大时，造成能量损耗过大。磁耦合谐振式传输机理的无线电能传输系统，具有传输距离远、传输功率和效率较高的优点。……