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无限电能传输技术的发展历程

作者:本站  来源:本站原创  浏览:1264  发布时间:2017-10-06

      最早产生无线输能设想的是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla) ,因而有人称之为无线电能传输之父。
      1890年,特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体,把地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足,特斯拉的大胆构想没能实现。其后,古博(Goubau) 、施瓦固( Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100%的传输效率,并随后在反射波束导波系统上得到了验证。
      20世纪20年代中期,日本的H. Yagi和S. Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线,又称为八木- 宇田天线。
      20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布朗(W. C. Brown)做了大量的无线电能传输研究工作,从而奠定了无线电能传输的实验基础,使这一概念变成了现实。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线,将频率2. 45GHz的微波能量转换为了直流电。
      1977年在实验中使用GaAs - Pt肖特基势垒二极管,用铝条构造半波电偶极子和传输线,输入微波的功率为8W,获得了90. 6%的微波———直流电整流效率。后来改用印刷薄膜,在频率2. 45 GHz时效率达到了85%。
自从Brown实验获得成功以后,人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。
      1975年,在美国宇航局的支持下,开始了无线电能传输地面实验的5a计划。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1. 6 km,微波———直流的转换效率达83 %。
在20世纪90年代,新西兰奥克兰大学john Boys教授对电磁耦合感应无线电能传输系统进行了大量理论、建模、控制方面的研究,开启了无线电能传输技术研究的热潮。
       1998年, 5.8GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率为82%。前苏联在无线电能传输方面也进行了大量的研究。莫斯科大学与微波公司合作,研制出了一系列无线电能传输器件,其中包括无线电能传输的关键器件———快回旋电子束波微波整流器。
       近几年,无线电能传输发展更是迅速。Wildcharge 、Powercast、Sp lashPower、东京大学,相继开发出非接触式充电器。
       MIT在2007年6月宣布,利用电磁共振成功地点亮了一个离电源约2m远的60W电灯泡,这项技术被称为WiTricity。该研究小组在实验中使用了两个直径为50 cm的铜线圈,通过调整发射频率使两个线圈在10MHz产生共振,从而成功点亮了距离电力发射端2 m以外的一盏60W灯泡。
       在中国,无线电能传输技术研究起步较晚,始于2002年左右,虽然起步较晚,但是无线电能传输技术的理论研究和产业化发展较快。香港城市科技大学、重庆大学、东南大学、哈尔滨工业大学、天津工业大学、中国矿业大学、华南理工大学、南京航空航天大学均对此有研究。