微能量转换技术分析与系统实验【字数：11810】
摘 要随着科技进步与工业发展，传统的有线能量传输方式已经逐渐满足不了人们日常生活需求。在有线传输布线繁琐，地理环境受限，移动性差等问题缺陷下，无线电能传输技术由此产生。无线传输电能技术的产生在某种程度上给生活带来了便利，可用于军事领域、工业领域、交通领域等方面。无线输能技术从长远来看，具有广泛的应用前景。本论文综合分析无线输能的工作原理和影响无线传输能量的效果因素，并对手机无线充电进行研究设计，阐述这项技术如何从理论层面转变为技术层面。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 3
1.3研究的主要内容 4
1.4本章小结 4
第二章 微能量转换技术原理分析及影响因素 5
2.1技术原理分析 5
2.1.1电磁感应型 5
2.1.2电磁共振型 6
2.1.3电磁辐射型 7
2.1.4不同无线电能传输方式的特性比较 8
2.2影响因素 8
2.2.1电磁波 8
2.2.2线圈 9
2.2.3传输效率对传输效率的影响 9
2.3本章小结 10
第三章 系统实验 11
3.1系统设计 11
3.1.1能量发射端 11
3.1.2能量接收端 13
3.1.3充电电路 13
3.2核心控制 14
3.2.1发射端控制 15
3.2.2接收端控制 16
3.3本章小结 17
第四章 总结与展望 18
4.1总结 18
4.2展望 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
人类在二次工业革命下进入了电气化时代，电网高压线和每家每户必用的电气设备，这些都是靠有线传输将电能输入到各个设备之中。伴随着技术的革新与推动，有线传输的方式开始带来了缺陷，逐渐满足不了当今社会的一些需求。传统的有线传输的方式没有办法满足例如在矿井中或水中这样的特殊工作地点。在摩擦、老化等问题下，有线传 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
输电力的方式会较为容易的产生火星给需要用电的设备带来安全隐患。在经济发展的前提下，许多各式各样的电子设备广泛存在于人们日常生活中，这就带来了电线和插头需要增多的问题，给人们的日常出行带来了麻烦。
有线传输电能的方式已经开始跟不上时代的脚步，在人们的这种需求下，科学家开始研究不需要通过导线便能传输的技术，这种技术叫无线能量传输技术。无线输电技术也被称为非传统输电技术的非接触电力传输技术，该技术改进了有线输电的缺陷，不需要电源到负载这一过程中有直接接触。在生活出行中，军事工业等领域，该项技术有了成效，不仅如此，无线电能传输从长远角度来看，其有着相当广阔的应用前景。
1.1研究的背景及意义
石油、煤、天然气是人类赖以生存的不可再生能源，现如今却逐渐面临着消耗殆尽的问题。当人类进入工业革命以来，这些不可再生能源就被人类毫无节制的使用着。随着世界人口面积的增大，工业发展的需求和飞速上涨的经济，这些能源被开采的数量和规模也在迅速增长。面临着这些能源被消耗殆尽的危险处境，生态环境也随之感受到了巨大的挑战，随即就带来了要寻找代替这些不可再生能源成为了现如今重要的研究问题。而今社会人类已经开始不断尝试对新能源的探索和开发并加以使用，这些新能源都可以做到可持续发展，例如人们了解的太阳能、风能以及水能等新能源，技术手段大多以有线输能为主。
能源供给是无线电技术的基础，电能的无线传输带人类能源进入了另一个崭新的时代。无线能量传输技术的普及将会是需要充电的电子设备不再受插座和电线的束缚，也解决了接口不同产品不同，充电不兼容而来带的一系列麻烦。取消了电线接口后，充电的美观性以及携带的方便这些优点便显露出来。大部分电子设备的配置都有专用的接口，也就带来了各种各样的连接线，而无线输电技术可以改善解决这一情况，不但解决了家庭布线，家用固定化，景观破坏等问题，为生活提供了美化效果，布线要消耗的成本和资源都被节约下来。
电磁波的理论系统早前在1864年先由英国物理学家麦斯威尔所建立出来，美国的物理研究家特斯拉也在1891年就尝试研究如何将电力在不使用电线的前提下通过无线将其传输送出去。在进入20世纪后，科学家在现有的电磁波理论基础上开始研究无传输技术。
对无线输能技术大致可以分为三类，是依据电磁波传输的原理进行分类的。
第一类是利用电磁感应原理的非接触式充电技术，并且这种技术被运用在许多方面的便携式终端上面。这种情况下，如果有两个线圈，并且处于邻近位置，电流在其中某个线圈处于流动状态，剩下的那个线圈就会有电动势的生成，线圈在处于有电情况下产出了磁通量称为媒介，相应的剩下那个无电线圈也就有电动势。在理论的表明下，当原边电流的频率和幅度值与原边与副边的距离成反比，就是说前者越高，后者就越小。对于与空气相比较，磁芯周围介质的相对磁导率越高的话，那么它的传输效率也就相对的变高。在实验中也验证了这一点。但是在实际生产用途中，两边的距离不可能无限距离的小，所以在应用中必须要对原副两边采取相对应的补偿措施。
第二种技术是在电磁波能量的支撑下，电磁波的发射与接收是可以通过天线来实现的，这个技术是最可以在实践中得到应用的一种。微波输能是这里面的一个名词，在将微波聚集之后，在有方向的发射，将其能量在整流天线的转变后成为直流电的这个过程就是微波输能的过程。收音机的原理和它很是类似。但是这种新技术又是一次进步，比收音机的效率更好，因此被许多厂家应用在实际产品上。
电磁场的谐振在第三个无线能量的传播方法被加以利用。在这之前，这一个技术的广泛应用只是在对电场或磁场的领域而言，电磁波或电流并不在这个范围之内，在除此以外的方面并不常用。直到2006年11月——美国麻省理工学院的一个研究小组确定了电磁波或者电流在供电技术上的可能性，由此开启了新的研究与运用方向。一经提出便受到不同领域科研人员的关注，是近年来被认为最有发展潜力的无线电能传输方法[12]。
作为无线传输电能技术的一种，微波无线能量传输具有以下优点：传输距离远、传输效率高、功率容最大并且在天气中的传输衰弱小。
无线能量传输技术有着许多的优势，在成本方面比较低性能也更加稳定。灵活性好的组网，即插即用的高扩展性，不需要为新建传输铺设网络就能轻松地进行远程无线监控。在这众多的优势情况下，无线电能传输技术在通信追踪定位等方面有着广泛应用，给了人们生活带来了许多便捷，人们现在日常生活中可以对手机进行无线充电，也将无线充电在汽车上投入使用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 3
1.3研究的主要内容 4
1.4本章小结 4
第二章 微能量转换技术原理分析及影响因素 5
2.1技术原理分析 5
2.1.1电磁感应型 5
2.1.2电磁共振型 6
2.1.3电磁辐射型 7
2.1.4不同无线电能传输方式的特性比较 8
2.2影响因素 8
2.2.1电磁波 8
2.2.2线圈 9
2.2.3传输效率对传输效率的影响 9
2.3本章小结 10
第三章 系统实验 11
3.1系统设计 11
3.1.1能量发射端 11
3.1.2能量接收端 13
3.1.3充电电路 13
3.2核心控制 14
3.2.1发射端控制 15
3.2.2接收端控制 16
3.3本章小结 17
第四章 总结与展望 18
4.1总结 18
4.2展望 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
人类在二次工业革命下进入了电气化时代，电网高压线和每家每户必用的电气设备，这些都是靠有线传输将电能输入到各个设备之中。伴随着技术的革新与推动，有线传输的方式开始带来了缺陷，逐渐满足不了当今社会的一些需求。传统的有线传输的方式没有办法满足例如在矿井中或水中这样的特殊工作地点。在摩擦、老化等问题下，有线传 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
输电力的方式会较为容易的产生火星给需要用电的设备带来安全隐患。在经济发展的前提下，许多各式各样的电子设备广泛存在于人们日常生活中，这就带来了电线和插头需要增多的问题，给人们的日常出行带来了麻烦。
有线传输电能的方式已经开始跟不上时代的脚步，在人们的这种需求下，科学家开始研究不需要通过导线便能传输的技术，这种技术叫无线能量传输技术。无线输电技术也被称为非传统输电技术的非接触电力传输技术，该技术改进了有线输电的缺陷，不需要电源到负载这一过程中有直接接触。在生活出行中，军事工业等领域，该项技术有了成效，不仅如此，无线电能传输从长远角度来看，其有着相当广阔的应用前景。
1.1研究的背景及意义
石油、煤、天然气是人类赖以生存的不可再生能源，现如今却逐渐面临着消耗殆尽的问题。当人类进入工业革命以来，这些不可再生能源就被人类毫无节制的使用着。随着世界人口面积的增大，工业发展的需求和飞速上涨的经济，这些能源被开采的数量和规模也在迅速增长。面临着这些能源被消耗殆尽的危险处境，生态环境也随之感受到了巨大的挑战，随即就带来了要寻找代替这些不可再生能源成为了现如今重要的研究问题。而今社会人类已经开始不断尝试对新能源的探索和开发并加以使用，这些新能源都可以做到可持续发展，例如人们了解的太阳能、风能以及水能等新能源，技术手段大多以有线输能为主。
能源供给是无线电技术的基础，电能的无线传输带人类能源进入了另一个崭新的时代。无线能量传输技术的普及将会是需要充电的电子设备不再受插座和电线的束缚，也解决了接口不同产品不同，充电不兼容而来带的一系列麻烦。取消了电线接口后，充电的美观性以及携带的方便这些优点便显露出来。大部分电子设备的配置都有专用的接口，也就带来了各种各样的连接线，而无线输电技术可以改善解决这一情况，不但解决了家庭布线，家用固定化，景观破坏等问题，为生活提供了美化效果，布线要消耗的成本和资源都被节约下来。
电磁波的理论系统早前在1864年先由英国物理学家麦斯威尔所建立出来，美国的物理研究家特斯拉也在1891年就尝试研究如何将电力在不使用电线的前提下通过无线将其传输送出去。在进入20世纪后，科学家在现有的电磁波理论基础上开始研究无传输技术。
对无线输能技术大致可以分为三类，是依据电磁波传输的原理进行分类的。
第一类是利用电磁感应原理的非接触式充电技术，并且这种技术被运用在许多方面的便携式终端上面。这种情况下，如果有两个线圈，并且处于邻近位置，电流在其中某个线圈处于流动状态，剩下的那个线圈就会有电动势的生成，线圈在处于有电情况下产出了磁通量称为媒介，相应的剩下那个无电线圈也就有电动势。在理论的表明下，当原边电流的频率和幅度值与原边与副边的距离成反比，就是说前者越高，后者就越小。对于与空气相比较，磁芯周围介质的相对磁导率越高的话，那么它的传输效率也就相对的变高。在实验中也验证了这一点。但是在实际生产用途中，两边的距离不可能无限距离的小，所以在应用中必须要对原副两边采取相对应的补偿措施。
第二种技术是在电磁波能量的支撑下，电磁波的发射与接收是可以通过天线来实现的，这个技术是最可以在实践中得到应用的一种。微波输能是这里面的一个名词，在将微波聚集之后，在有方向的发射，将其能量在整流天线的转变后成为直流电的这个过程就是微波输能的过程。收音机的原理和它很是类似。但是这种新技术又是一次进步，比收音机的效率更好，因此被许多厂家应用在实际产品上。
电磁场的谐振在第三个无线能量的传播方法被加以利用。在这之前，这一个技术的广泛应用只是在对电场或磁场的领域而言，电磁波或电流并不在这个范围之内，在除此以外的方面并不常用。直到2006年11月——美国麻省理工学院的一个研究小组确定了电磁波或者电流在供电技术上的可能性，由此开启了新的研究与运用方向。一经提出便受到不同领域科研人员的关注，是近年来被认为最有发展潜力的无线电能传输方法[12]。
作为无线传输电能技术的一种，微波无线能量传输具有以下优点：传输距离远、传输效率高、功率容最大并且在天气中的传输衰弱小。
无线能量传输技术有着许多的优势，在成本方面比较低性能也更加稳定。灵活性好的组网，即插即用的高扩展性，不需要为新建传输铺设网络就能轻松地进行远程无线监控。在这众多的优势情况下，无线电能传输技术在通信追踪定位等方面有着广泛应用，给了人们生活带来了许多便捷，人们现在日常生活中可以对手机进行无线充电，也将无线充电在汽车上投入使用。
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