무선 전력 전송: 주행 중 전기차 충전

By Fouad Sabry

무선 전력 전송이란?

케이블 없이 물리적인 연결로 전기 에너지를 전송하는 것을 무선 전력 전송(WPT), 무선 전력 전송(WPT), 무선 에너지 전송(WET) 또는 전자기 전력 전송(EPT). 전력을 무선으로 전송하기 위한 시스템에서, 송신기 장치는 전원으로부터 유도된 전력에 의해 추진된다. 이것은 장치를 구동하여 시간에 따라 변하는 전자기장을 생성하고, 차례로 공간을 가로질러 수신기 장치로 전력을 전송합니다. 그런 다음 수신기 장치는 현장에서 전력을 추출하여 전기 부하에 공급합니다. 케이블과 배터리의 필요성을 제거함으로써 무선 전력 전송 기술은 모든 사용자를 위해 전자 장치의 휴대성, 편의성 및 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 물리적으로 케이블을 연결하는 것이 어렵거나 유해하거나 불가능한 상황에서 전기 장비에 전력을 공급하기 위해 무선 전력 전송을 사용하는 것이 도움이 됩니다.

혜택

(I) 다음 주제에 대한 통찰 및 검증:

1장: 무선 전력 전송

2장: 전자레인지

3장 : 전자기 호환성

4장: 안테나(라디오)

5장: Klystron

6장: 근거리 및 원거리장

장 7: 전자 기사 색인

8장: 공진기

9장: 스파크 갭 송신기

10장: 루프 안테나

11장: 전기 공학 기사 색인

12장: 그리드 딥 오실레이터

13장: 커플링(전자 제품)

14장: 유도 충전

15장: 유전체 공진기 안테나

16장: WREL(기술)

17장: 공진 유도 결합

18장: Qi(표준 )

채널 19장: 자기 준주전자장

20장: 전기 및 전자 공학 용어집

21장: 테슬라 코일의 역사

(II) 공개 상단에 답변 무선 전력 전송에 대한 질문.

(III) 많은 분야에서 무선 전력 전송을 사용하는 실제 사례.

(IV) 266개의 신기술을 간략하게 설명하는 17개의 부록 각 산업 분야에서 무선 전력 전송' 기술에 대한 360도 완전한 이해를 갖출 수 있습니다.

이 책의 대상자

전문가, 학부생 및 대학원생, 애호가, 애호가 및 모든 종류의 무선 전력 전송에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고자 하는 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: Dec 17, 2022

Book preview

저작권

무선 전력 전송 저작권 © 2022 푸아드 사브리. 모든 권리 보유.

모든 권리 보유. 이 책의 어떤 부분도 저자의 서면 허가 없이 정보 저장 및 검색 시스템을 포함한 전자적 또는 기계적 수단으로 어떤 형태나 형태로도 복제할 수 없습니다. 유일한 예외는 리뷰에서 짧은 발췌문을 인용 할 수있는 리뷰어에 의한 것입니다.

표지는 푸아드 사브리가 디자인했습니다.

이 책은 픽션 작품입니다. 이름, 인물, 장소 및 사건은 저자의 상상력의 산물이거나 허구로 사용됩니다. 실제 사람, 산 사람이나 죽은 사람, 사건 또는 지역과의 유사성은 전적으로 우연의 일치입니다.

보너스

[e-mail] 로 무선 전력 전송: 도로에서 전기 자동차 충전이라는 제목으로 이메일을 보내면 이 책의 처음 몇 장이 포함된 이메일을 받게 됩니다.

푸아드 사브리

1BK 웹 사이트 방문

www.1BKOfficial.org

머리말

나는 왜 이 책을 썼을까?

이 책을 쓰는 이야기는 1989 년 중등 학교 학생이었을 때 시작되었습니다.

그것은 현재 많은 선진국에서 이용할 수 있는 STEM(과학, 기술, 공학 및 수학) 학교와 매우 유사합니다.

STEM은 학제 간 및 응용 접근 방식으로 과학, 기술, 공학 및 수학의 네 가지 특정 분야에서 학생들을 교육한다는 아이디어에 기반한 커리큘럼입니다. 이 용어는 일반적으로 학교의 교육 정책 또는 커리큘럼 선택을 다루는 데 사용됩니다. 인력 개발, 국가 안보 문제 및 이민 정책에 영향을 미칩니다.

도서관에는 매주 수업이 있었는데, 각 학생은 자유롭게 책을 선택하고 1 시간 동안 읽을 수 있습니다. 수업의 목적은 학생들이 교육 커리큘럼 이외의 과목을 읽도록 격려하는 것입니다.

도서관에서 선반에있는 책을 보면서 5 부로 총 5,000 페이지의 거대한 책을 발견했습니다. 책 이름은 기술 백과 사전으로, 우리 주변의 모든 것을 설명하고, 반도체에 절대 제로, 그 당시 거의 모든 기술은 다채로운 삽화와 간단한 단어로 설명되었습니다. 나는 백과 사전을 읽기 시작했고, 물론 매주 1 시간 수업에서 그것을 끝낼 수 없었다.

그래서 나는 아버지에게 백과사전을 사도록 설득했습니다. 아버지는 제 인생의 시작에서 모든 기술 도구, 최초의 컴퓨터 및 최초의 기술 백과 사전을 구입했으며 둘 다 저와 제 경력에 큰 영향을 미쳤습니다.

나는 올해 같은 여름 방학에 전체 백과 사전을 마쳤고, 우주가 어떻게 작동하는지, 그리고 그 지식을 일상적인 문제에 적용하는 방법을보기 시작했습니다.

기술에 대한 저의 열정은 30 년 전에 시작되었으며 여전히 여정은 계속되고 있습니다.

이 책은 신흥 기술 백과 사전의 일부로, 독자들에게 내가 고등학교 때와 같은 놀라운 경험을 제공하려는 시도이지만, 20세기 기술 대신 21 세기 신흥 기술, 응용 프로그램 및 산업 솔루션에 더 관심이 있습니다.

신흥 기술 백과 사전은 365 권의 책으로 구성되며 각 책은 하나의 신흥 기술에 초점을 맞출 것입니다. 신흥 기술 목록과 산업별 분류는 책 끝에 있는 출시 예정 부분에서 읽을 수 있습니다.

365 권의 책은 독자들에게 1 년 동안 매일 하나의 신흥 기술에 대한 지식을 높일 수있는 기회를 제공합니다.

소개

이 책은 어떻게 썼습니까?

신흥 기술 백과 사전의 모든 책에서 나는 사람들의 마음에서 직접 즉각적이고 생생한 검색 통찰력을 얻으려고 노력하고 있으며 신흥 기술에 대한 질문에 답하려고 노력하고 있습니다.

매일 30억 건의 Google 검색이 이루어지며 그 중 20%는 이전에 본 적이 없습니다. 그들은 사람들의 생각에 직접적인 라인과 같습니다.

때로는 '용지 걸림을 제거하는 방법'입니다. 다른 경우에는 감히 Google과 공유 할 수있는 끔찍한 두려움과 은밀한 갈망입니다.

무선 전력 전송에 대한 콘텐츠 아이디어의 미개척 금광을 발견하기 위해 많은 도구를 사용하여 Google과 같은 검색 엔진의 자동 완성 데이터를 듣고 사람들이 키워드 무선 전력 전송을 중심으로 묻는 모든 유용한 문구와 질문을 신속하게 처리합니다.

그것은 사람들의 통찰력의 금광이며, 신선하고 매우 유용한 콘텐츠, 제품 및 서비스를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 당신과 같은 친절한 사람들은 정말로 원합니다.

사람 검색은 인간의 정신에 대해 수집 된 가장 중요한 데이터 세트입니다. 따라서이 책은 라이브 제품이며, 당신과 나와 같은 사람들이 묻는 무선 전력 전송에 대한 새로운 질문에 대한 점점 더 많은 답변으로 지속적으로 업데이트되며,이 새로운 신흥 기술에 대해 궁금해하고 그것에 대해 더 알고 싶습니다.

이 책을 쓰는 접근 방식은 사람들이 무선 전력 전송을 검색하는 방법에 대한 더 깊은 수준의 이해를 얻고, 반드시 내 머리 꼭대기에서 생각하지 않을 질문과 질문을 드러내고, 이러한 질문에 매우 쉽고 소화하기 쉬운 단어로 대답하고, 책을 직접 탐색하는 것입니다.

그래서이 책을 쓸 때 가능한 한 최적화되고 타겟팅되도록했습니다. 이 책의 목적은 사람들이 무선 전력 전송에 대한 지식을 더 잘 이해하고 성장하도록 돕는 것입니다. 나는 사람들의 질문에 가능한 한 가깝게 대답하고 더 많은 것을 보여 주려고 노력하고 있습니다.

사람들이 가지고 있는 질문과 문제를 탐구하고 직접 답변하고 책의 내용에 통찰력, 검증 및 창의성(피치 및 제안까지)을 추가하는 환상적이고 아름다운 방법입니다. 이 책은 풍부하고 덜 혼잡하며 때로는 놀라운 연구 요구 영역을 밝혀냅니다. 이 접근법을 사용하여 책을 읽은 후 잠재적 인 독자의 마음에 대한 지식을 증가시킬 것으로 기대된다는 것은 의심의 여지가 없습니다.

나는이 책의 내용을 항상 신선하게 만들기 위해 독특한 접근법을 적용했다. 이 접근 방식은 검색 청취 도구를 사용하여 사람들의 마음을 듣는 것에 달려 있습니다. 이 접근 방식은 다음을 수행하는 데 도움이되었습니다.

독자가 있는 곳에서 정확히 만나면 화음을 울리고 주제에 대한 이해를 높이는 관련 콘텐츠를 만들 수 있습니다.

사람들이 이 새로운 기술에 대해 새로운 방식으로 이야기할 때 업데이트를 받고 시간 경과에 따른 추세를 모니터링할 수 있도록 손가락을 단단히 고정하십시오.

숨겨진 질문의 보물을 발견하려면 콘텐츠의 관련성을 높이고 승리의 우위를 제공하는 예상치 못한 통찰력과 숨겨진 틈새 시장을 발견하기 위해 새로운 기술에 대한 답변이 필요합니다.

이 책을 쓰기 위한 빌딩 블록에는 다음이 포함됩니다.

(1) 나는 독자들이 원하는 내용에 대한 직감과 추측에 시간을 낭비하지 않고 사람들이 필요로하는 것으로 책 내용을 채우고 추측을 바탕으로 끝없는 내용 아이디어에 작별 인사를했다.

(2) 나는 사람들이 읽고 싶어하고 알고 싶어하는 것을 실시간으로 맨 앞줄에 앉히고 검색 데이터를 사용하여 포함 할 주제와 제외 할 주제에 대한 대담한 결정을 내리기 위해 확고한 결정을 내리고 위험을 줄였습니다.

(3) 콘텐츠 제작을 간소화하여 며칠, 심지어 몇 주의 시간을 절약하기 위해 개별 의견을 수동으로 조사할 필요 없이 콘텐츠 아이디어를 식별했습니다.

사람들이 질문에 대답함으로써 직접적인 방법으로 지식을 늘리도록 돕는 것은 멋진 일입니다.

이 책을 쓰는 접근 방식은 검색 엔진에서 독자가 묻는 중요한 질문을 추적하고 추적하기 때문에 독특하다고 생각합니다.

승인을

책을 쓰는 것은 내가 생각했던 것보다 어렵고 내가 상상할 수 있었던 것보다 더 보람이 있습니다. 이 중 어느 것도 권위있는 연구자들이 완료 한 작업 없이는 불가능했을 것이며,이 신흥 기술에 대한 대중의 지식을 높이기위한 그들의 노력을 인정하고 싶습니다.

헌신

깨달은 사람들, 사물을 다르게 보고 세상이 더 나아지기를 바라는 사람들에게 그들은 현상 유지나 기존 국가를 좋아하지 않습니다. 당신은 그들과 너무 많이 동의하지 않을 수 있고, 그들과 더 논쟁 할 수 있지만, 당신은 그들을 무시할 수 없으며, 항상 사물을 바꾸기 때문에 과소 평가할 수 없습니다 ... 그들은 인류를 앞으로 나아가게 하고, 어떤 사람들은 그들을 미친 사람이나 아마추어로 볼 수 있지만, 다른 사람들은 천재와 혁신가를 봅니다.

제사

케이블이 없을 때 물리적 연결로서 전기 에너지를 전송하는 것은 무선 전력 전송(WPT), 무선 전력 전송(WPT), 무선 에너지 전송(WET) 또는 전자기 전력 전송(EPT)으로 다양하게 지칭된다. 무선으로 전력을 전송하는 시스템에서, 송신기 장치는 전원으로부터 유도된 전력에 의해 추진된다. 이것은 장치가 시간에 따라 변하는 전자기장을 생성하도록 유도하고, 이는 차례로 공간을 가로질러 수신기 장치로 전력을 전송합니다. 그런 다음 수신기 장치는 필드에서 전력을 추출하여 전기 부하에 공급합니다. 케이블과 배터리의 필요성을 제거함으로써 무선 전력 전송 기술은 모든 사용자를 위한 전자 장치의 휴대성, 편의성 및 안전성을 높일 수 있습니다.  케이블을 물리적으로 연결하는 것이 어렵거나 유해하거나 불가능한 상황에서 전기 장비에 전원을 공급하기 위해 무선 전력 전송을 사용하는 것이 도움이 됩니다.

목차

저작권

보너스

머리말

소개

승인을

헌신

제사

목차

1장: 무선 전력 전송

2장: 전자레인지

3 장 : 전자기 호환성

제 4 장 : 전파

5장: 매우 낮은 주파수

6 장 : 안테나 (라디오)

제 7 장: 클라이스트론

제 8 장: 근거리 및 원거리 필드

9 장 : 전자 제품 색인

10장: 공진기

11 장 : 전기 공학 기사 색인

12 장 : 루프 안테나

13장: 그리드 딥 발진기

14 장 : 커플 링 (전자 장치)

15장: 유도 충전

제 16 장 : WREL (기술)

17장: 공진 유도 결합

제 18 장: 제나라(표준)

챕터 19: 자기준정전기장

제 20 장 : 전기 및 전자 공학 용어집

제 21 장 : 테슬라 코일의 역사

후기

저자에 관하여

개봉박두

부록: 각 산업의 신기술

1장: 무선 전력 전송

케이블이 없을 때 물리적 연결로서 전기 에너지를 전송하는 것은 무선 전력 전송(WPT), 무선 전력 전송(WPT), 무선 에너지 전송(WET) 또는 전자기 전력 전송(EPT)으로 다양하게 지칭된다. 무선으로 전력을 전송하는 시스템에서, 송신기 장치는 전원으로부터 유도된 전력에 의해 추진된다. 이것은 장치가 시간에 따라 변하는 전자기장을 생성하도록 유도하고, 이는 차례로 공간을 가로질러 수신기 장치로 전력을 전송합니다. 그런 다음 수신기 장치는 필드에서 전력을 추출하여 전기 부하에 공급합니다. 케이블과 배터리의 필요성을 제거함으로써 무선 전력 전송의 개념은 최종 사용자를 위한 전자 장치의 휴대성, 편의성 및 보안을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 케이블을 물리적으로 연결하는 것이 어렵거나 유해하거나 불가능한 상황에서 전기 장비에 전원을 공급하기 위해 무선 전력 전송을 사용하는 것이 도움이 됩니다.

근거리 필드와 원거리 필드는 무선으로 전기를 전송하는 방법에 사용될 수 있는 두 가지 주요 분류입니다. 유도 결합은 가장 자주 사용되는 무선 기술입니다. 응용 분야에는 전화 및 전동 칫솔과 같은 핸드헬드 장치 충전, RFID 태그, 인덕션 요리, 인공 심장 박동기 또는 전기 자동차와 같은 이식형 의료 기기의 무선 충전 또는 지속적인 무선 전력 전송이 포함됩니다. 유도 결합은 가장 널리 사용되는 무선 기술입니다.

마이크로파와 같은 전자기 복사 빔은 종종 전력 빔이라고하는 원거리 또는 복사 방법에 사용됩니다. 이러한 기술은 전력을 전송하는 데 사용됩니다.

무선 전력 전송이라는 문구는 전자기장의 사용을 통한 에너지 전송을위한 다양한 별개의 방법을 포괄하는 포괄적 인 단어를 의미합니다. 들어오는 전력을 진동 전자기장으로 변환하기 위해 송신기에서 일종의 안테나장치가 사용됩니다. 여기서 안테나라는 용어는 일반적인 의미로 사용됩니다. 자기장을 생성하는 와이어 코일, 전기장을 생성하는 금속판, 전파를 방출하는 안테나, 빛을 생성하는 레이저 또는 이러한 것들의 조합을 가리킬 수 있습니다. 수신기에서 신호를 전송하는 데 사용되는 것과 유사한 안테나 또는 커플 링 장치는 발진장을 전류로 바꿉니다. 주파수는 차례로 파장에 영향을 미치며 방사되는 파동의 종류를 식별하는 데 중요한 요소입니다.

무선 전력 기술은 라디오와 같은 무선 통신 장치와 동일한 필드 및 파동을 사용하기 때문에 무선 전력 기술은 무선 통신 기술보다 거리 측면에서 더 많은 제한을 가질 것으로 예상됩니다.

무선 정보의 송신 또는 수신은 무선 전력 전송의 사용을 통해 파워 업될 수 있다. 무선 전력 통신이라는 용어는 이러한 종류의 전송(WPC)을 의미합니다. 네트워크는 수집된 전력이 무선 정보 송신기(SWIPT)에 의해 필요한 전력을 제공하기 위해 활용될 때 동시 무선 정보 및 전력 전송 네트워크라고 합니다. 전자와 같은 물질의 하전 입자는 전기력과 자기력의 생성을 담당합니다. 정전기장은 정지 상태로 남아있는 전하 주변 영역에서 생성됩니다. 종종 직류 또는 DC로 알려진 일정한 전하 흐름은 주변의 모든 곳에서 정적인 자기장을 생성합니다. 위의 필드는 에너지를 포함하지만 정적이기 때문에 전력을 전달할 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 시간에 따라 변하는 필드는 전력을 전달할 수 있습니다. 전선에서 전자의 교류 (AC)에서 발견되는 것과 같은 전하를 가속 할 때 변화하는 전기장 및 자기장이 주변 영역에서 생성됩니다. 이러한 필드는 시간에 따라 다릅니다. 이 필드는 수신 안테나의 전자에 진동 압력을 가할 가능성이 있으며, 이로 인해 전자가 앞뒤로 이동합니다. 이들은 필요한 경우 부하에 전기를 공급할 수있는 교류의 예입니다.

안테나로부터의 거리 D범위에 따라 안테나 장치에서 움직이는 전하를 둘러싸는 진동 전기장과 자기장 사이에 구별될 수 있는 두 가지 별개의 영역이 있습니다 .

이러한 다양한 영역에서 필드는 다양한 특성을 나타내며 또한 전력 전송 과정에서 다양한 방법과 장치가 사용됩니다.

근거리 또는 비방사성 영역 – 이것은 안테나의 약 1 파장(λ) 이내의 영역을 의미합니다.

필드가 기하 급수적으로 계속 줄어들고 있음에도 불구하고.

결과적으로 다양한 근거리 장치는 전통적으로 두 그룹으로 나뉩니다.

단거리 – 최대 약 1 개의 안테나 직경 : D 범위 ≤ Dant.

이것은 기존의 비공진 용량성 또는 유도 커플링이 사용 가능한 양의 전기를 전송할 수 있는 범위입니다.

미드 레인지 – 안테나 직경의 최대 10 배 : D 범위 ≤ 10 Dant.

거대한 상대 거리에서, 전기장 및 자기장의 근거리 성분은 준 정적 진동 쌍극자 장과 거의 동등한 것으로 생각할 수 있습니다.

이 필드는 거리의 세제곱에 따라 감소합니다 : (D 범위 / D개미) -3 또는 10 년 당 60dB.

다시 말해, 멀리 떨어져 있는 경우 두 안테나 사이의 거리를 두 배로 늘리면 수신되는 전력이 2⁶ = 64배 감소합니다.

결과적으로, 짧은 거리에서의 전력 전송만이 안테나 디바이스 D개미의 직경의 몇 배 이내에서, 유도성 및 용량성 커플링을 사용하여 달성될 수 있다.

다이폴 안테나가 전파 방향에 수직 인 방향으로 정렬 될 때만 최대 복사 출력이 발생하는 복사 시스템과 달리, 음향 시스템의 최대 복사 출력은 쌍극자 필드의 경우 쌍극자가 세로로 정렬 될 때 가장 많은 양의 결합이 발생합니다.

유도 결합 (전자기 유도 및 코일 사이의 상호 인덕턴스, 이는 형상과 코일 사이의 거리에 따라 다릅니다. M {\displaystyle D_{\text{range}}}

널리 사용되는 공로 지수는 커플 링 계수 입니다. {\displaystyle k\;=\;M/{\sqrt {L_{1}L_{2}}}}

이 무 차원 매개 변수는 L2가 개방 회로 될 때 수신기 코일을 통과하는 송신기 코일을 통과하는 자속의 비율과 같습니다. L1 L2

두 코일이 동일한 축에 있고 서로 가까워지면 모든 자속이 통과하고 링크 효율이 100 %에 가까워집니다. L1 L2 k=1

코일이 더 멀리 떨어져 있을수록 코일 사이에 더 많은 공간이 있을수록 두 번째 코일에 의해 픽업되지 않는 첫 번째 코일에 의해 생성 된 자기장의 비율이 커지고 링크 효율이 낮을수록 먼 거리로 분리 될 때 0에 가까워집니다. k

링크 효율과 전송되는 전력은 대략 에 비례합니다. k^2

높은 수준의 생산성을 달성하기 위해 코일은 코일 직경의 일부인 서로 매우 가까워야 하지만 무게와 크기 때문에 소형 무선 장치는 거의 항상 공심 코일을 사용합니다. {\displaystyle D_{\text{ant}}}

일반 유도 결합 시스템의 코일은 서로 상대적으로 가까울 때, 특히 인접 할 때만 높은 효율을 얻을 수 있습니다. 오늘날 대부분의 유도 시스템은 공진 유도 결합을 사용하며, 이에 대해서는 이 섹션에서 자세히 설명합니다. 이러한 종류의 유도 결합은 공진 회로를 사용하여 효율을 높입니다. 이것은 더 먼 거리에서 높은 효율에 도달하는 능력 측면에서 비공진 유도 결합보다 우수합니다.

공진 유도 결합이라고도 하는 전기역학적 결합, 각 공진 회로는 커패시터, 자체 공진 코일 또는 자체 내부 커패시턴스가 있는 다른 종류의 공진기에 연결된 와이어 코일로 구성됩니다. 둘 다 동시에 동일한 주파수에서 공명하도록 조정됩니다. 진동 소리굽쇠가 동일한 피치로 튜닝된 먼 포크에서 교감 진동을 일으킬 수 있는 방식과 유사한 방식으로 코일 사이의 공진은 전력 전달뿐만 아니라 커플링을 크게 높일 가능성이 있습니다.

20세기 초, 니콜라 테슬라는 무선 전력 전송 분야에서 최초의 연구를 수행했습니다. 이 연구 기간 동안 Tesla는 공진 커플 링의 초기 발견을했으며, 전기 커플 링이라고도하는 용량 성 커플 링에서 전력은 전기장을 통해 두 전극 (양극과 음극) 사이에서 전달됩니다. 이 전극은 커패시턴스를 생성하여 전력 전송을 허용합니다. 용량 성 커플 링은 전기 커플 링이라고도합니다.

상당한 전력을 전달하기 위해 전극에 존재해야하는 매우 높은 전압이 위험 할 수 있기 때문에 용량 성 커플 링은 전력을 거의 사용하지 않는 몇 가지 응용 분야에서만 현실적으로 사용되었으며, 두 가지 종류의 회로가 사용되었습니다.

가로 (양극성) 디자인 :

종 방향 (단극) 디자인 :

범위는 또한 용량 성 커플링과 함께 공진을 사용하여 증가 될 수 있습니다. 니콜라 테슬라 (Nikola Tesla)는 20 세기 초에 공진 유도 성 및 용량 성 커플 링 실험을 수행 한 최초의 사람이었습니다.

전기 역학적 무선 전력 전송(EWPT) 시스템이 제대로 작동하려면 기계적으로 공진하거나 회전하는 영구 자석이 장착된 수신기가 필요합니다.

생체 의학 임플란트를 무선으로 재충전하는 데 사용할 가능성을 보여주고 이와 관련하여 약속을 보여줍니다.

유사한 공진 주파수를 갖는 EWPT 장치의 경우, 중요한 결합 계수는 송신기와 수신기로 기능하는 장치 간에 전송되는 전력량을 결정하는 데 결정적인 역할을 합니다. k

동일한 공진 주파수를 갖는 연결된 공진기에 적용될 때, 송신기와 수신기 사이에서 발생하는 무선 전력 전송의 세 가지 다른 영역, 즉 언더 커플링, 커플링 및 비커플링, 결정적으로 연결되고 너무 커플링된 영역.

임계 결합 계수가 과소 결합 영역( )에서 임계 결합 영역으로 증가함에 따라 최적 전압 이득 곡선은 크기가 커지고(수신기에서 측정) 피크가 2로 분할되는 오버 결합 영역으로 들어갈 때 피크가 발생합니다. {\displaystyle kk_{crit}}

전력은 이 접근 방식을 통해 송신기에 있는 전기자와 수신기에 있는 두 개의 회전 전기자 간에 전송됩니다. 이 뼈대는 서로 동기화되어 회전하며 뼈대에 위치한 영구 자석에 의해 생성되는 자기장에 의해 함께 연결됩니다. 별도의 발전기를 회전시키거나 수신기 전기자 자체를 발전기의 회전자로 활용하여 수신기 전기자는 부하를 구동하는 전력을 생성합니다. 이 작업은 두 가지 방법 중 하나로 수행할 수 있습니다.

이 장치는 직접적인 접촉없이 전기 자동차를 충전하기위한 유도 전력 전송의 대안으로 사용될 수 있다고 제안되었습니다.

Oruganti 등은 Zenneck 유형 파동을 사용하는 새로운 형태의 시스템을 제시했습니다. 그들의 연구에서 저자들은 평평한 금속-공기 계면에서 Zenneck 파동 유형의 파동을 여기시키고 금속 장벽을 통해 전력을 전달하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 이것의 목적은 금속-공기 계면에서 국부적 인 전하 진동을 자극하는 것이며,이 프로세스에 의해 생성 된 모드는 금속-공기 계면을 따라 전파됩니다.

원거리 기술은 더 넓은 범위를 얻을 수 있으며, 이는 종종 킬로미터의 배수로 측정되며 거리가 장치의 직경보다 훨씬 클 때 발생합니다. 에너지 빔은 고 지향성 안테나 또는 잘 시준 된 레이저 광에 의해 생성 될 수 있으며,이 에너지 빔은 수신 영역의 윤곽에 맞게 성형 될 수 있습니다. 회절은 안테나가 달성할 수 있는 가장 높은 지향성에 물리적 제한을 둡니다.

일반적으로 에너지 전송에 가장 적합한 전자기 복사의 종류는 레이저에서 나오는 가시 광선과 목적을 위해 특별히 개발 된 안테나에서 나오는 마이크로파입니다.

송신기와 수신기 사이의 거리, 파장 및 회절 한계라고도하는 레일리 기준은 모두 구성 요소의 크기에 영향을 줄 수있는 요소입니다. 이러한 요소는 모두 표준 무선 주파수 안테나 설계에 사용되며 레이저에도 적용됩니다. 또한 조리개에서 임의의 거리에서 대략적인 스폿 크기를 설정하기 위해 Airy의 회절 한계를 사용하는 것이 일반적입니다. 더 짧은 파장 (더 높은 주파수)을 갖는 전자기 복사는 더 긴 파장 (낮은 주파수)을 가진 방사선보다 회절이 적습니다. 예를 들어, 청색 레이저는 적색 레이저보다 회절이 적습니다.

처음에는 이미지 해상도에 적용되었지만 레일리 한계 (Abbe 회절 한계라고도 함)는 반대로 볼 수 있으며 전자기파 (예 : 마이크로파 또는 레이저 빔)의 방사 조도 (또는 강도)는 빔이 조리개 크기에 반비례하는 최소 속도로 거리에 따라 발산함에 따라 감소합니다. 원래 이미지 해상도에 적용되었지만 레일리 제한은 반대로 볼 수 있습니다. 송신 안테나의 조리개 또는 방사선의 파장에 대한 레이저의 출구 조리개의 비율은 방사선이 좁은 빔에 집중될 수 있는 정도를 결정합니다.

마이크로파를 사용한 파워 빔은 안개와 같은 먼지나 에어로졸에 의해 생성될 수 있는 대기 감쇠에 덜 민감하기 때문에 레이저보다 더 효과적일 가능성이 있습니다.

프로세스의이 단계에서 전력 레벨은 먼저 위에서 논의한 요소를 결합한 다음 안테나의 특성으로 인한 이득과 손실뿐만 아니라 방사선이 통과하는 매체의 투명성 및 분산을 추가하여 결정됩니다. 링크 예산 계산은 이 특정 작업에 지정된 이름입니다.

종종 마이크로파 영역에서 더 짧은 파장의 전자기 복사로, 전파를 통한 전력 전송이 더 많이 지시되어 장거리 전력 빔을 허용할 수 있습니다. 이것은 전자 레인지를 사용하여 가능합니다. 더 짧은 파장을 사용하면 이러한 크기를 약간 줄일 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 더 짧은 파장을 사용할 때 강수 또는 물방울에 의한 공기 흡수 및 빔 차단으로 인한 간섭 가능성이 있습니다. 얇아지는 배열의 저주로 알려진 현상 때문에 여러 개의 작은 위성의 빔을 병합하여 더 좁은 빔을 생성하는 것은 불가능합니다.

지구에 접지된 애플리케이션의 경우 직경이 10km인 넓은 표면적을 가진 수신 어레이 덕분에 인간의 전자기 노출 안전을 위해 표시된 낮은 전력 밀도에서 계속 작동하면서 넓은 전체 전력 수준을 사용할 수 있습니다.

직경 10km 영역에 분산된 1mW/cm2의 인간 안전 전력 밀도 는 총 전력 레벨 750메가와트에 해당합니다.

이것은 대부분의 현대 발전소에서 볼 수 있는 전력 수준입니다.

비교를 위해, 이상적인 상황과 낮 시간 동안, 비슷한 규모의 태양 광 발전소의 전력 출력은 쉽게 10,000 메가 와트 (반올림)를 넘을 수 있습니다.

제 2 차 세계 대전 후 캐비티 마그네트론으로 알려진 고전력 마이크로파 이미 터가 개발되었을 때 마이크로파를 활용하여 전력을 전송할 가능성에 대한 연구가 이루어졌습니다. 이 고전력 마이크로파 이미 터가 개발되었습니다. 1964년까지 마이크로파로 구동되는 작은 헬리콥터를 사용하여 시연이 수행되었습니다. 1km 정도의 거리는 이러한 기술을 사용하여 커버 할 수 있습니다.

마이크로파 변환 효율은 테스트 상황에서 1미터에 걸쳐 약 54%로 측정되었습니다.

LED와 유사한 마이크로파 이미 터가 Gunn 또는 IMPATT 다이오드와 같은 음의 저항을 사용하여 매우 높은 양자 효율로 생성되었다는 사실 때문에 24GHz로의 전환이 제안되었습니다. 이렇게 하면 이 주파수를 사용하여 단거리 연결을 설정할 수 있습니다.

2013 년 발명가 Hatem Zeine은 최대 30 피트의 전력을 전달할 수있는 위상 배열 안테나를 사용하여 무선 전력 전송의 타당성을 입증했습니다. WiFi와 유사하게 동일한 무선 주파수에서 작동합니다. 최대 6미터(20피트) 범위에서 Wi-Fi 신호가 배터리가 필요 없는 온도 및 카메라 센서에 전원을 공급할 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한 Wi-Fi를 활용하여 최대 8.5미터(28피트) 거리에서 니켈-금속 수소화물 및 리튬-이온 코인 셀 배터리를 무선으로 세류 충전할 수 있는 것으로 나타났습니다.

무선 전력의 첫 번째 미드필드 무선 주파수(RF) 송신기는 2017년 연방 통신 위원회(FCC)의 인증을 받았습니다.

스펙트럼의 가시 부분 (0.2-2 마이크로 미터)에 더 가깝게 위치한 전자기 복사의 경우, 전기를 레이저 빔으로 변환하여 전력을 전송 한 다음 광전지 (태양 전지)에 수신하고 초점을 맞출 수 있습니다.

장거리에 걸쳐 작은 빔 단면 영역의 전송은 시준된 단색 파면 전파 기술에 의해 가능합니다. 그 결과, 송신기와 수신기 사이의 거리가 증가할 때 전력 손실이 거의 또는 전혀 없습니다.

고체 레이저는 크기가 작기 때문에 다양한 제품에 통합 될 수 있습니다.

Wi-Fi 및 휴대폰과 같은 기존 무선 통신으로 인한 무선 주파수에 대한 간섭은 없습니다.

액세스 제어 : 레이저에 맞은 수신기 만 전원을 공급받습니다.

단점은 다음과 같습니다.

레이저 방사선은 어떤 대가를 치르더라도 피해야 합니다. 낮은 전력 수준은 적절한 안전 시스템이 없는 경우 사람과 다른 동물의 실명을 유발할 수 있습니다. 높은 전력 수준으로 인한 국부적이고 강렬한 가열은 치명적일 수 있습니다.

전기를 빛으로 변환하는 용량은 제한되어 있습니다. 광전지는 절대 피크에서 40-50 %의 효율에만 도달 할 수 있습니다.

대기에 의한 흡수와 구름, 안개, 비 등과 같은 것들에 의한 흡수 및 산란은 최대 100 %의 손실을 초래할 수 있습니다.

항상 눈앞의 목표물을 명확하게 볼 것을 요구합니다. (레이저 광은 수신기에 직접 발사되는 대신 광섬유를 통해 조종 될 수 있습니다.) 그런 다음 광섬유 기반 기술의 개념이 제시됩니다.)

레이저 '파워 빔'의 개념은 군사 무기에 사용하기 위해 조사되었습니다. 레이저 빔 시스템을 사용함으로써이 개념 증명은 정기적 인 재충전이 가능하다는 것을 증명합니다.

이중 파장 레이저를 사용하여 휴대용 기기 또는 무인 항공기(UAV)를 무선으로 충전하기 위한 개념 증명은 중국 과학원 산하 연구원에 의해 만들어졌습니다.

대기 플라즈마 채널의 연결과 관련하여 전기 전도는 두 전극 사이의 에너지 전달을 용이하게하기 위해 이온화 된 공기를 통해 발생합니다.

레이저의 에너지는 대기의 절연 파괴 전압을 낮추는 데 도움이되며 과열 된 공기는 대기를 덜 절연시켜 공기 필라멘트의 밀도 ( )를 낮 춥니 다. p

전력 수확 또는 에너지 소거라고도 하는 에너지 수확은 주변 에너지를 환경에서 전력으로 변환하는 프로세스를 나타냅니다. 이것은 무선 전력의 맥락에서 이루어지며 주요 목적은 소형 자율 무선 전자 장치에 전력을 공급하는 것입니다.

19 세기는 전기 에너지의 전달 가능성에 대한 경쟁 가설뿐만 아니라 중요한 이론적 발전의시기였습니다.

1826 년 André-Marie Ampère는 전류와 자석 사이의 연결을 발견했습니다.

1831 년 Michael Faraday는 시간에 따라 변하는 자속이있을 때 도체 루프를 통해 전류를 구동하는 기전력을 설명하는 데 사용한 유도 이론을 개발했습니다.

수많은 혁신가와 실험가들이 전선 없이도 전기 에너지의 전송을 독립적으로 알아 차렸으며, 1890 년 이후 발명가 Nikola Tesla는 현재 Tesla 코일로 알려진 스파크 여기 무선 주파수 공진 변압기를 사용하여 유도 및 용량 성 커플 링에 의한 전력 전송에 대한 실험을 수행했습니다. 이 변압기는 높은 교류 전압을 생성했습니다.

그 후 Tesla는 무선 전력 분배 시스템을 구축하기 시작했으며, 이 시스템은 광대한 거리의 전기를 가정과 산업으로 직접 전송할 수 있다고 생각했습니다. 처음에는 Mahlon Loomis에서 아이디어를 얻은 것처럼 보였고 1901 년 무렵 그는 뉴욕 쇼어 햄에 큰 고전압 무선 발전소를 건설하기 위해 노력했습니다. 이 역은 현재 워든클리프 타워로 알려져 있습니다. 그러나 1904 년까지 자금 조달이 말라 버렸고 시설은 결코 완성되지 않았습니다.

1800 년대 변압기가 발명 된 이래로 인접한 와이어 코일 간의 유도 전력 전송은 최초의 무선 전력 전송 기술 중 하나였습니다. 1900 년대 초 (1975 년)부터 유도 가열이 사용되었습니다. 1990년대에는 근접식 카드와 비접촉식 스마트 카드에 사용되었습니다.

지난 수십 년 동안 휴대폰, 태블릿 및 랩톱 컴퓨터와 같은 휴대용 무선 통신 장치의 확산은 중급 무선 전력 공급 및 충전 기술의 개발을 주도했습니다. 이 기술은 이러한 장치가 충전되는 동안 벽 플러그에 묶일 필요가 없도록 하는 것을 목표로 합니다.

제 2 차 세계 대전 이전에는 Brown의 연구가 자금을 조달 한 무선 전력 전송 분야에서 많은 발전이 이루어지지 않았습니다. 고정식 고고도 중계 플랫폼 (SHARP)은 캐나다 통신 연구 센터에서 1987 년에 제작 한 소형 프로토 타입 항공기입니다. 그 목적은 통신 위성과 유사한 방식으로 지구상의 사이트간에 통신 데이터를 중계하는 것이 었습니다. 그것은 rectenna에 의해 추진되었고 21km (13 마일) 높이까지 비행 할 수있는 능력을 가지고 있었으며 오랜 시간 동안 공중에 남아있었습니다. 1992 년 교토 대학의 연구원 그룹은 MILAX (MIcrowave Lifted Airplane eXperiment)로 알려진보다 정교한 차량을 만들었습니다.

2003 년 NASA는 레이저로 구동되는 최초의 비행기를 성공적으로 조종했습니다. 소형 모델 항공기의 엔진은 지상 기반 레이저의 적외선 빔에서 광전지에 의해 생성 된 에너지로 구동되는 반면, 제어 시스템은