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諧振耦合電能無線傳輸是一種新的電能傳輸概念和方法，它能在中等距離范圍內(nèi)傳遞能量。該文基于空間隔離兩線圈的互感耦合模型，從電路角度分析系統(tǒng)傳輸效率與線圈尺寸、距離等之間的關(guān)系，得到的傳輸效率表示式，進(jìn)一步應(yīng)用于系統(tǒng)最大傳輸效率的分析，以實(shí)現(xiàn)諧振耦合電能無線傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。最后，設(shè)計(jì)制作一個(gè)諧振耦合電能無線傳輸裝置，并設(shè)計(jì)多組不同參數(shù)的線圈進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。
電能無線傳輸一直是人類的夢(mèng)想，多年來國外一些科學(xué)家執(zhí)著地開展著這項(xiàng)研究，但進(jìn)展甚微［1-5］。 2007 年 MIT 的科學(xué)家在電能無線傳輸原理上有了突破性進(jìn)展，他們利用電磁諧振原理實(shí)現(xiàn)了中距離的電能無線傳輸，在 2 m 多距離內(nèi)將一個(gè) 60W 的燈泡點(diǎn)亮，且傳輸效率達(dá)到 40%左右［6］。諧振耦合電能無線傳輸與以往提出的電能無線傳輸技術(shù)相比，具有以下本質(zhì)性的不同：1）與利用電磁感應(yīng)原理的電能無線傳輸技術(shù)相比，傳輸距離大大提高，突破了電磁感應(yīng)原理的無線傳輸距離僅在 1 cm 以內(nèi)的限制［7］，且理論表明若不考慮空間其它物體影響，傳輸距離將進(jìn)一步提高；2）與利用微波原理的電能無線傳輸技術(shù)相比，具有傳輸功率大的特點(diǎn)，將微波電能無線傳輸幾毫瓦至 100 mW 的數(shù)量級(jí)提高到幾十瓦至幾百瓦的數(shù)量級(jí)。目前，非接觸能量無線傳輸發(fā)展已比較成熟［8-12］，主要應(yīng)用于磁懸浮列車［13-14］，醫(yī)學(xué)上用于體內(nèi)微攝像機(jī)供電等［15］。與此比較而言，基于諧振原理的電能無線傳輸將是一種應(yīng)用范圍更寬的新型技術(shù)［16］，并且低電磁輻射，可滿足電磁兼容的要求［17］。
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