线供电解决方案电力解决方案
线输电技术直关心课题早世纪初Nicola Tesla进行远距离线输电实验研究然该项计划资金等原中途夭折然远距离线输电技术直进行着特年便携式电子产品量涌现传感器线网络技术MEMS器件发展推动线供电线网络技术研发理研究实化技术方面取初步成果面简介绍该项工作采方案种产品
电磁波方案
电磁波俗称线电波非常熟悉概念正发现奠定广播电视现代通信技术基础电磁波仅传输信号传输电美国家公司Power Cast开发项技术种电子产品充电供电包括耗电量相较低电子产品诸手机MP3身听温度传感器助听器甚汽车零部件医疗仪器整系统基包含两部件称Power Caster发射器模块称Powerharvester接收器模块前者插入插座者嵌入电子产品(图1)发送器发射安全低频电磁波接收器接收发射频率电磁波称约70电磁信号量转换直流电该项技术会家厂商青睐原独特电磁波接收装置够根负载电场强度作调整维持稳定直流电压
图1 Powercast系统图
图2变压器示意图
磁耦合方案
电磁感应项基原理交流电源中重部件变压器利工作变压器磁芯二线圈初级线圈次级线圈组成初级线圈两端加交变电压时磁芯中会产生交变磁场次级线圈感应相频率交流电压电输入电路传输输出电路图2示变压器基电路两端口电压降表示：
V1jwL1I1jwMI2
Y2jwMI1jwL2I2ZLI2
式中L1L2M分初级电感次级电感互感ZL负载电阻初次级间耦合度耦合系数K定义：
KM
耦合系数反映变压器优值似理想变压器简单表示：
V1V2≈L1L2≈N1N2
式中N1N2分两电感匝数说电压等匝数
线供电充电装置言初级线圈次级线圈处两分离部件中线圈间耦合较松散早电磁感应原理电动牙刷电动牙刷常接触水采直接充电方案充电座牙刷中线圈牙刷放充电座时磁耦合作类似变压器感应电压整流镍镉电池充电整电路消耗功率约3W整套装置示意图图3
图3 电动牙刷
图4 塑料薄膜电源
日东京学教授设计种塑料薄膜电源(图4)创意途十分广泛例铺板桌子嵌入墙壁圣诞树发光二极装饰灯供电鱼缸水中灯泡型电机供电薄膜电源四层塑料薄膜组成低层电导控机晶体面感测兼容电子设备接铜线圈面接通关闭电源MEMS开关面层传送电铜线圈制作工艺采丝网印刷类似喷墨印新工艺工作程样物体处薄膜25cm范围时MEMS开关接通电源电感线圈利感应原理设备供电称该项技术效率高电源传输效率达814目标价位方米约100美元
英国家公司Splash power推出款利电磁感应原理手持式设备线充电器机Splash Pad久耐鼠标垫充电座部件安置PDA手机Splash Module图5原理图设备放置Splash Pad时Splash Module效充电器吸收量设备中电池充电Splash Module产生电功率求空间形状定制直接整合设备中作附件优点：
图5 Splashpower系统示意图
高效率接收器符合设备充电协议
实时合理检测器防止充电器误
动处低功率状态符合欧洲EnergyStar准
缩放磁芯体拓扑支持目前未产品市场
电磁感应MEMS器件供电MEMS器件尤置执行器微型器件电源特殊求里线供电显示出优越性没物理限制高电压高功率性实验采类似铁氧体变压器结构形式初级线圈绕磁芯次级级圈制作硅片次级线圈分离磁芯臂留空隙便芯片放置中变压器具体参数列表1
面已提变压器耦合系数重参数效率直接关目前种结构言效率肯定折扣提高优值初级线圈绕制方法十分关键图6列举三种绕制方法初级绕磁芯臂初级绕磁芯副臂侧初级分绕制磁芯空隙两侧图6面示出三种绕制方法实测耦合系数出第三种绕制方法较高效率实际2mm空隙效率达80芯片寄生电容限制变压器工作频率MHz产生电压达2234Vpp功率达45Wrms
图6 三种绕制方法相应耦合系数 非辐射性谐振磁耦合方案
麻省理工学院(MIT)Marin Solijacic首研究团队首次演示灯泡线供电技术6英尺距离成功点亮60W灯泡实验立引起极关注进行广泛报道演示装置包括直径3英尺匹配铜线圈电源相连工作频率兆赫范围传输线圈接收线圈非辐射性磁场部发生谐振相频率振荡然效利磁感应点亮灯泡发现两谐振线圈间障碍物存时灯泡继续发光
项称Witricity线供电技术关键非辐射性磁耦合两相频率谐振物体产生强相互耦合普通磁耦合短距离范围求供电充电设备非常感应线圈磁场量会距离增加迅速衰减传统磁感应中距离通增强磁场强度增加Witricity匹配谐振天线磁耦合英尺距离发生需增强磁场强度电磁波线功率传输然较长传输距离传输功率微瓦毫瓦该团队成功点亮灯泡准备通设计装置演示线方式笔记电脑进行供电(图7)电通导线1输送10MHz谐振线圈天线2量尾巴3达65英尺外接收线圈接收线圈4相频率谐振接收电耦合匹配整流供笔记电脑传输电5驻留谐振场中辐射电磁波电浪费辐射空间中
图7 Witricity线供电装置示意图
MIT研究员认发现种全新线供电方法非辐射电磁谐振隧道效应例微波波段号角波导产生衰减(Evanescent)电磁波接收波导支持相应效率电磁波模式衰减场传播波模式量媒体隧道方式传输媒体换句话说衰减波耦合隧道效应电磁场中具体体现质程量子隧道效应相电磁波代量子力学中波函数方法称振感应耦合区普通电磁感应耦合单层线圈两端放置板电容器组成谐振回路减少量浪费
然研究员认MIT实验电磁波距离(波长范围)辐射原理解释前已类似技术源RFID标签谐振耦合增加传输距离增加电容器增加体积外谐振回路重参数品质子高品质子表明谐振时量损耗少方面高品质子意味着谐振带宽窄会带系统设计难度述素考虑：
安全性：佩带金属质项圈项链等环形线圈某场合形成谐振回路会影响系统工作存安全素
串扰：串扰场种电磁波间希耦合问题现实存应予关注解决
效率：线圈间耦合极强方性行时耦合强垂直时没耦合供电设备放置会效率影响
结语
文简介绍线供电种常方案相关产品涉方案中MIT研究员进行实验述原理引起极关注期线供电技术新突破目前情况该项技术处探索阶段然已初级产品实化普化前量工作做存问题解决
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线输电技术直关心课题早世纪初Nicola Tesla进行远距离线输电实验研究然该项计划资金等原中途夭折然远距离线输电技术直进行着特年便携式电子产品量涌现传感器线网络技术MEMS器件发展推动线供电线网络技术研发理研究实化技术方面取初步成果面简介绍该项工作采方案种产品
电磁波方案
电磁波俗称线电波非常熟悉概念正发现奠定广播电视现代通信技术基础电磁波仅传输信号传输电美国家公司Power Cast开发项技术种电子产品充电供电包括耗电量相较低电子产品诸手机MP3身听温度传感器助听器甚汽车零部件医疗仪器整系统基包含两部件称Power Caster发射器模块称Powerharvester接收器模块前者插入插座者嵌入电子产品(图1)发送器发射安全低频电磁波接收器接收发射频率电磁波称约70电磁信号量转换直流电该项技术会家厂商青睐原独特电磁波接收装置够根负载电场强度作调整维持稳定直流电压
图1 Powercast系统图
图2变压器示意图
磁耦合方案
电磁感应项基原理交流电源中重部件变压器利工作变压器磁芯二线圈初级线圈次级线圈组成初级线圈两端加交变电压时磁芯中会产生交变磁场次级线圈感应相频率交流电压电输入电路传输输出电路图2示变压器基电路两端口电压降表示：
V1jwL1I1jwMI2
Y2jwMI1jwL2I2ZLI2
式中L1L2M分初级电感次级电感互感ZL负载电阻初次级间耦合度耦合系数K定义：
KM
耦合系数反映变压器优值似理想变压器简单表示：
V1V2≈L1L2≈N1N2
式中N1N2分两电感匝数说电压等匝数
线供电充电装置言初级线圈次级线圈处两分离部件中线圈间耦合较松散早电磁感应原理电动牙刷电动牙刷常接触水采直接充电方案充电座牙刷中线圈牙刷放充电座时磁耦合作类似变压器感应电压整流镍镉电池充电整电路消耗功率约3W整套装置示意图图3
图3 电动牙刷
图4 塑料薄膜电源
日东京学教授设计种塑料薄膜电源(图4)创意途十分广泛例铺板桌子嵌入墙壁圣诞树发光二极装饰灯供电鱼缸水中灯泡型电机供电薄膜电源四层塑料薄膜组成低层电导控机晶体面感测兼容电子设备接铜线圈面接通关闭电源MEMS开关面层传送电铜线圈制作工艺采丝网印刷类似喷墨印新工艺工作程样物体处薄膜25cm范围时MEMS开关接通电源电感线圈利感应原理设备供电称该项技术效率高电源传输效率达814目标价位方米约100美元
英国家公司Splash power推出款利电磁感应原理手持式设备线充电器机Splash Pad久耐鼠标垫充电座部件安置PDA手机Splash Module图5原理图设备放置Splash Pad时Splash Module效充电器吸收量设备中电池充电Splash Module产生电功率求空间形状定制直接整合设备中作附件优点：
图5 Splashpower系统示意图
高效率接收器符合设备充电协议
实时合理检测器防止充电器误
动处低功率状态符合欧洲EnergyStar准
缩放磁芯体拓扑支持目前未产品市场
电磁感应MEMS器件供电MEMS器件尤置执行器微型器件电源特殊求里线供电显示出优越性没物理限制高电压高功率性实验采类似铁氧体变压器结构形式初级线圈绕磁芯次级级圈制作硅片次级线圈分离磁芯臂留空隙便芯片放置中变压器具体参数列表1
面已提变压器耦合系数重参数效率直接关目前种结构言效率肯定折扣提高优值初级线圈绕制方法十分关键图6列举三种绕制方法初级绕磁芯臂初级绕磁芯副臂侧初级分绕制磁芯空隙两侧图6面示出三种绕制方法实测耦合系数出第三种绕制方法较高效率实际2mm空隙效率达80芯片寄生电容限制变压器工作频率MHz产生电压达2234Vpp功率达45Wrms
图6 三种绕制方法相应耦合系数 非辐射性谐振磁耦合方案
麻省理工学院(MIT)Marin Solijacic首研究团队首次演示灯泡线供电技术6英尺距离成功点亮60W灯泡实验立引起极关注进行广泛报道演示装置包括直径3英尺匹配铜线圈电源相连工作频率兆赫范围传输线圈接收线圈非辐射性磁场部发生谐振相频率振荡然效利磁感应点亮灯泡发现两谐振线圈间障碍物存时灯泡继续发光
项称Witricity线供电技术关键非辐射性磁耦合两相频率谐振物体产生强相互耦合普通磁耦合短距离范围求供电充电设备非常感应线圈磁场量会距离增加迅速衰减传统磁感应中距离通增强磁场强度增加Witricity匹配谐振天线磁耦合英尺距离发生需增强磁场强度电磁波线功率传输然较长传输距离传输功率微瓦毫瓦该团队成功点亮灯泡准备通设计装置演示线方式笔记电脑进行供电(图7)电通导线1输送10MHz谐振线圈天线2量尾巴3达65英尺外接收线圈接收线圈4相频率谐振接收电耦合匹配整流供笔记电脑传输电5驻留谐振场中辐射电磁波电浪费辐射空间中
图7 Witricity线供电装置示意图
MIT研究员认发现种全新线供电方法非辐射电磁谐振隧道效应例微波波段号角波导产生衰减(Evanescent)电磁波接收波导支持相应效率电磁波模式衰减场传播波模式量媒体隧道方式传输媒体换句话说衰减波耦合隧道效应电磁场中具体体现质程量子隧道效应相电磁波代量子力学中波函数方法称振感应耦合区普通电磁感应耦合单层线圈两端放置板电容器组成谐振回路减少量浪费
然研究员认MIT实验电磁波距离(波长范围)辐射原理解释前已类似技术源RFID标签谐振耦合增加传输距离增加电容器增加体积外谐振回路重参数品质子高品质子表明谐振时量损耗少方面高品质子意味着谐振带宽窄会带系统设计难度述素考虑：
安全性：佩带金属质项圈项链等环形线圈某场合形成谐振回路会影响系统工作存安全素
串扰：串扰场种电磁波间希耦合问题现实存应予关注解决
效率：线圈间耦合极强方性行时耦合强垂直时没耦合供电设备放置会效率影响
结语
文简介绍线供电种常方案相关产品涉方案中MIT研究员进行实验述原理引起极关注期线供电技术新突破目前情况该项技术处探索阶段然已初级产品实化普化前量工作做存问题解决
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