什么是无线电力传输

近场无线电力传输利用磁场或电场在短距离内传输能量，如通过线圈之间的电磁感应耦合或电极之间的电容耦合。其中，电磁感应耦合是最广泛使用的无线充电技术，被应用于手机、电动牙刷等设备的无线充电。

远场无线电力传输利用微波或激光等电磁辐射在较远距离传输能量。它将电能转换为定向射束，接收端再将射束转换回电能。微波能量传输已经在兆瓦级功率下进行了演示，但受限于需要高度定向天线和微波到电能的转换效率。

通过使发射端和接收端电路调谐到相同频率，可以提高近场和远场无线电力传输的效率，这种技术称为谐振耦合。无线电力传输还可以与无线数据通信相结合，形成无线供电通信系统。

近场无线电力传输是利用电磁感应耦合原理实现的近场无线电力传输技术，被广泛应用于以下领域： 消费电子：包括手机、平板电脑等设备的无线充电 家用电器：如电视机、电炊具等也可以通过近场无线电力传输技术进行供电 电动汽车：包括电动公交、电动乘用车、电动物流车等的无线充电 机器人：服务机器人、无人搬运车等自动化设备可以通过近场无线电力传输技术进行供电

远场无线电力传输利用微波或激光束实现的远场无线电力传输技术，可以在较远距离传输能量，主要应用于以下场景： 工业应用：在工业环境中，远场无线电力传输可以用于供电给传感器、机器人等设备，特别是在复杂或危险的环境中，避免了传统电缆的使用。 医疗设备：远场无线电力传输技术可以用于植入式医疗设备的供电，减少了手术更换电池的需求，提高了患者的舒适度和安全性。 航天领域：在航天器和卫星中，远场无线电力传输技术可以用于太阳能电站，将太空中的太阳能转化为电能并通过微波传输到地面接收装置。 物联网设备：随着物联网的普及，远场无线电力传输技术可以为各种传感器和设备提供电力，支持其长时间运行而无需频繁更换电池。

在1860年代，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦建立了电磁理论，预言了电磁波作为"无线"电磁能量载体的存在。约在1884年，一位物理学家定义了一种矢量和定理，描述了电磁辐射中的能量流动，为无线能量传输系统的分析奠定了基础。1888年，海因里希·赫兹验证了这一理论，并证实了无线电波的存在。

在1939年之前，无线电力传输的进展有限，因为当时无线电主要用于通信，而低频无线电波难以有效地指向接收器。20世纪40年代，高功率微波发射器（如空腔磁控管）的发展，使得利用微波进行能量传输的想法得以研究。1964年，威廉·C·布朗发明了整流天线，可以有效地将微波转换为直流电，并演示了首架无线供电飞机模型直升机。

在20世纪70年代和80年代，微波研究的一个主要动机是开发太阳能卫星，它可以从阳光中收集能量，并以微波的形式将其传输到地球。20世纪70年代和90年代的实验证明了远程无线电力传输在数十千瓦范围内的可行性。最近，研究重点转向无线供电无人机和其他应用。

与无线通信技术相比，无线电力传输技术受距离限制更大。无线电力传输的关键在于接收端能够获得足够的能量，而不仅仅是传输信息。因此，无线电力传输的有效距离通常较短。

无线电力传输通常使用较短波长，这种短波长容易受到大气吸收和雨水、水滴等的阻隔，影响传输效率。

无线电力传输无法通过组合多个小型卫星的波束来形成更窄的波束，这被称为"天线阵列诅咒"。这限制了无线电力传输的聚焦能力。

尽管存在上述挑战，无线电力传输在一些特殊场景下仍有应用价值，例如在布线不便、存在危险或无法布线的情况下为电子设备供电。

无线电力传输消除了物理连接的需求，因此可以为接收设备提供更大的移动性和灵活性。有线传输则受到电缆长度和布线的限制，移动性和灵活性较差。

无线电力传输避免了因电缆老化或损坏而导致的安全隐患，同时也更加便利，无需布线即可为设备供电。有线传输则需要预先布置电缆，维护成本较高。

近场无线电力传输技术如磁感应和电感应适用于短距离传输，如为手持设备或植入式医疗设备充电。远场无线电力传输技术如微波和激光可实现远距离传输，但需要将发射器对准接收器。有线传输的距离则取决于电缆的长度和质量。

无线电力传输的效率通常较低，因为电磁波在空间传播时会产生能量损耗。有线传输的效率相对较高，但也会受到电缆质量和长度的影响。 综上所述，无线电力传输为设备供电提供了更大的灵活性和便利性，但在传输距离和效率方面存在一定局限性。有线传输则更加可靠和高效，但缺乏灵活性。两种技术各有优缺点，需根据具体应用场景进行选择。