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1 国外研究现状

早在十七世纪90年代，来自克罗地亚的美籍物理学家兼电机工程师 Nikola  Tesla最早提出了无线能量传输的理念，他希望将这种技术在全球范围内实行。Nikola  Tesla选择了一个高 200 英尺，半径1。5英尺的天线塔[7]，并把一个巨型线圈连接在此天线塔上，试图通过电场耦合来实现无线电能的传输，为远处分散的房屋提供电能。但是因为资金、技术等方面的不足，他没有解决定向能量传输的问题，这项实验也没有进行下去。87570

 Nikola  Tesla搭建的无线传输塔及模型

然而接下来的近半个世纪，这项技术的发展一直非常缓慢，直到1968年，来自美国的工程师彼得·格拉泽(Peter Glaser）提出了一种新技术，通过卫星外太空收集太阳能，然后利用微波电能传输技术[8-9]，将太阳能发电产生的电能转换成电磁波传输到地球，这样便能高效地使用来自太阳的无限辐射能量，对于新能源的使用提出了新的思路。这种技术的优越处在于将太阳发出的能量充分利用了，经历了将太阳能发电产生的电能通过微波转变为人类使用的电能的过程。但是这种构想也有相应的缺点，整个过程装置及其复杂，需要有足够的技术建立外太空太阳能发电基地，并且在传播过程中电磁波的损耗非常大，传输效率一般低于 1%，并且对生物有着较大的危害。从那以后，美国、日本以及欧洲等发达国家都试图采用该技术得到能源，比如在1979 年，美国能源部和NASA 联合提出了一项太阳能计划，基于上述的技术来建立名为“SPS太阳能卫星基准系统”的能源传输系统。十多年后，一个来自日本的以京都大学为首的研究团队也开始进行微波WPT技术方面的研究，并试图在2020 年成功地建造SPS2000（一种试验型太空太阳能发电站），计划在2050 年进入规模运行。但是此技术也有一定的缺陷，比如该技术必须把发射装置与接收装置对准，在技术层面上提出了非常高的要求，在实际的应用上具有一定的局限性。

20世纪80年代以后，一个名为SHARP的研究项目由来自加拿大的研究团队开展起

来[10]，他们尝试在高空建立一个长期存在的漂浮平台，然后使用这个平台来对远距离无线通信信号进行转接。此项目使用一个小型的无人飞机作为漂浮高空平台，无人机可以在150m 的高度上盘旋停留，通过地面发射的微波给予飞机动力，一般可以提供长达 20分钟的动力支持。但是由于一些妨碍物体的限制，这种输电方式仅可以在一个较为开放的空间中完成能量传输，因此这种远距离能量传输的方式在外层空间进行使用会比较合适。

与此同时，日本、新西兰等国家开展了大量关于感应耦合能量传输（ICPT）方面的研究和产品设计。这种技术应用了电磁感应原理，即采用两个相邻的线圈，当电流流经线圈时，介质产生的磁通会导致相邻线圈产生电动势。在2003 年 10 月，一个电子展在日本举行，其中来自AAK公司的非接触式手机冲电装置受到了广泛的关注，这种装置通过使用一个通用的充电板，在经过两个线圈的转换后便能实现无线输电。此次电子展也涌现出了其他优异的设计作品，其中有些作品也运用了相似的设计原理，得到了客户的认可，证明了ICPT大范围应用的可行性。

2006年11月，美国AIP工业物理的学术论坛上正式提出了磁耦合谐振式无限能量传输技术（WPT/MRC)。并运用了麦克斯韦电磁场理论，理论分析了在一个非辐射场中WPT/MRC技术可以通过谐振耦合进行无线能量传输。随后在2007 年6月，来自Massachusetts Institute of Technology的贾希克教授领导了一个研究团队，在科学杂志上发表了一篇关于谐振耦合无线电能传输即WPT/MRC的文章。贾希克教授在文章中指出，在给定的一定距离内，具有相同谐振频率的两个电磁系统，通过电磁耦合的方式，可以实现无线能量的传输，当具有给定的一致谐振频率的两个系统（如耦合线圈）结合以后，可以完成高效的能量交换。当然与其他介质相比较而言，磁场相对更加适合。同时来自Massachusetts Institute of Technology的Soljacic教授的研究团队，也成功实现了在2米多处点亮一个功率为60W的灯泡实验。虽然当前这项WPT技术仍然存在一些难以解决的问题，但是它还是目前无线电能传输的技术方案里最具有广阔前景的方案之一。 (责任编辑：qin)