同时国外一些团队开始考虑在线圈之间加一些特殊的具有其他性质的材料想以此提高功率传输的效率,美国三菱研究所提出在原先的耦合线圈之间加入一种磁导率以及介电常数均为负数的特殊材料,实验发现加入这种材料后能将传输效率提高一倍左右[11]。
2、国内研究现状
国内由于起步晚和其他国家有一定差距,但是近几年随着各大高校以及相关的研究所开始逐步研究,国内的发展速度也在不断加快。
东南大学课题组在对耦合线圈的四种耦合结构进行了详细分析,建立了等效电路模型,推导出了相关的表达式,同时设计了调谐控制电路,使整个系统工作在最大能量传输以及效率上[12],另一课题组设计了一种触发角可控的电感电路,可以实现实时动态调谐控制,保证系统最大限度的工作在谐振状态实现最大能量的传输[13]。重庆大学孙跃课题组分析了互感耦合参数对4种典型拓扑结构ICPT系统能效的影响,对互感耦合系数给出了限制条件并采取优化方法以实现可观的功率传输[14],同时提出一种应用于耦合传输系统副边的调压电路,利用耦合传输系统不同副边拓扑输出特性的不同,结合并联型与串联型拓扑的特点,在交流侧实现输出电压的调节以控制系统输出稳定的电压[15],以及为
了降低开关损耗、减小系统体积提出了一种用于感应电能传输系统的新型软开关电路[16]。哈尔滨工业大学的朱春波团队分析了磁共振无线能量传输系统传输功率的影响因素,在对比非谐振与谐振系统传输功率特性的基础上,将损耗扩展到整个系统考虑,同时将电容、驱动源以及开关等损耗一起纳入研究的范围之内[17]。浙江大学的科研小组研究了无线电能传输在水下的应用,考虑到水下的涡流效应会造成很大的功率损耗,分析对比了空气和水中传输效率和损耗的表达式,为选择最佳频率以得到最大效率提供理论指导[18]。北京邮电大学在平板磁芯方面做了一些研究,提出了线圈的绕制结构以确保磁场的轴向分量均匀分布在充电区域内[19]。大连理工大学科研小组对中继线圈进行了研究,并对中继线圈因位置变化可能对整个系统传输功率的影响进行了分析,进而又探讨了多个中继线圈对特殊系统的作用[20]。天津工业大学杨庆新团队在近场耦合中的方向性问题,电源频率与传输距离及功率定量关系问题,生物安全问题,高速运动带来的电动力问题,先进材料约束问题等方面进行了分析[21]。天津工业大学团队在补偿电容会导致系统出现多个谐振点方面进行了研究,对影响系统谐振频率的参数进行了详细的论述,并得出在不同运行情况下谐振角频率具体变化的规律[22],随后又提出无线电能传输存在最佳工作区域,并推导了一系列关于传输功率的表达式,通过实验验证了当谐振频率为10MHz时系统的最大工作距离为5米[23]。
家用电器对功率的要求比较高,因此面对家用电器方面主要是中等功率无线电能传输技术的研究。2010年,海尔在国际消费者展览会上推出全球首台无尾电视,该款产品可将100W电力传输至相距1m的显示器上,实现了能量和信号同时无线传输,且所有安全参数满足FCC、IEEE以及国内的3C标准,无尾电视的出现进一步推动了无线电能传输在家用电器领域的应用,2012年,海尔又推出一批无尾厨电产品,进一步拓宽无线电能传输技术在家用电器领域的应用范围[24]。