- 无线电能传输利用空气中的电磁场作为介质,无需任何物理接触、导线或电缆,就可将电能从一个电路传输至另一个电路。
- WPT 可在短距离内传输电能,这种无线电能传输方式被称为近场 WPT。
- 影响感应电能传输系统性能的因素包括频率和磁耦合电路参数,例如线圈间距、线圈尺寸以及线圈环路直径。
在这些应用场景中,通过 WPT 技术传输的功率范围从低到高不等。大功率 WPT 采用磁耦合电路作为电能传输机制。通过感应耦合或磁耦合来传输电能是最常见的 WPT 方式,利用磁耦合线圈实现电能传输。本文将深入探讨感应耦合与磁耦合技术。

汽车行业利用无线电能传输技术给电动汽车充电
通过微波、射频波、激光或光波等电磁辐射实现电能传输。
通过电场或磁场实现电能传输。
如前所述,无线电能传输在多种场景中找到了用武之地。WPT 可为电动汽车无线充电,成为道路交通系统的重要组成部分。WPT 技术还被应用于植入式医疗器械,为心脏起搏器、脑部监测电路等供电。由于无需布线,WPT 也应用于无尘室、采矿行业和水下环境中。
WPT 可在短距离内传输电能,这种无线电能传输方式被称为近场 WPT。近场 WPT 主要通过两种方式实现:
感应式电能传输是应用最广泛的近场 WPT 技术,广泛应用于智能手机、植入式医疗器械、可穿戴电子设备及汽车等领域。感应耦合或磁耦合利用导线中电流产生的磁场。当导体载有电流时,其周围会产生磁场。根据电流类型(直流或交流),产生的磁场分别为恒定磁场或交变磁场。当导体绕制成线圈形式时,磁场会被放大。在线圈中引入环路可进一步增强磁场强度。
当第二个(次级)线圈被置于第一个(初级)线圈产生的磁场中时,次级线圈内会感应出电流。当负载连接至次级线圈时,电流流向负载并感应出电压。这就是磁耦合实现无线电能传输的原理。
IPT 的原理是电磁感应,这一原理同样适用于传统变压器。变压器采用高磁导率铁芯,线圈缠绕其上。
IPT 系统中的磁耦合电路是实现无线电能传递的关键组件。其本质是由两个间距较大的线圈构成,这个间距远大于传统变压器中初级线圈和次级线圈的距离。电能传输通过空气介质进行,而空气的磁导率较低。在 IPT 的磁耦合电路中,初级与次级线圈共享的互感通磁路径具有极高的磁阻,形成松耦合线圈结构。
对比 IPT 中的变压器与磁耦合电路,后者的初级和次级线圈耦合度相对较低。但与同尺寸的 CPT 系统相比,IPT 系统能在感应线圈间距较大的情况下实现更优越的磁耦合性能。IPT 的这一优势被应用于 WPT 距离超过 100 毫米的电动汽车充电领域。

