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采用微波無線供電系統(tǒng)國外研發(fā)成功

作者: 時(shí)間:2012-05-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

因東日本大地震的影響,日本的“電子信息通信學(xué)會2012年綜合大會”隔了一年才再次舉辦。在2010年的上屆大會上吸引了與會者目光的供電技術(shù)此次更是備受矚目。本屆大會的發(fā)表數(shù)量增加,甚至有人站著聽講。

  上屆綜合大會上大多是旨在用于汽車的研究發(fā)表,而此次還出現(xiàn)了瞄準(zhǔn)其他用途的動(dòng)向。除了汽車和已經(jīng)開始實(shí)用化的智能手機(jī)外,從mW級的小電力到1萬kW以上大電力用途的應(yīng)用已經(jīng)開始進(jìn)入具體討論階段。

  以mW級為例,日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)和京都大學(xué)等考慮在傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用供電。京都大學(xué)試制出了采用無線供電的系統(tǒng),用作ZigBee通信方式的無線傳感器驅(qū)動(dòng)電源。超大電力方面也有發(fā)表顯示,宇宙光伏電站(solar power satellite/station:SPS)的綜合研究正在一點(diǎn)一滴地扎實(shí)推進(jìn)。

  考慮到對人體影響的線圈

  此次,除了應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大外,還大量發(fā)表了解決實(shí)用化課題的研究成果。比如,對人體影響的評測以及電力傳輸效率的提高。

  尤其是對人體影響的評測,在實(shí)用化時(shí)是不可或缺的。此前基本沒有相關(guān)發(fā)表,而此次設(shè)想了實(shí)際利用場景的影響評測接連不斷。

采用微波無線供電系統(tǒng)國外研發(fā)成功

  圖1:用途不斷擴(kuò)大

  無線供電的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。此前大多是面向智能手機(jī)和汽車的研究開發(fā),而最近,從傳感器到宇宙光伏發(fā)電等多種用途的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入具體討論階段。

  例如,東京理科大學(xué)的研發(fā)小組發(fā)表了設(shè)想為人工心臟的電源無線供電的研究內(nèi)容。該小組驗(yàn)證了供受電線圈配置位置不同時(shí)的人體輻射變化(圖2)。比較了配置在胸大肌上和配置在前鋸肌上(靠近腋下)的情況。供電線圈和受電線圈間的距離為5mm。傳輸條件方面,輸出電力為20W,傳輸頻率為600kHz。

采用微波無線供電系統(tǒng)國外研發(fā)成功

  圖2:減小電流密度

  設(shè)想用于人工心臟,探討了應(yīng)該將線圈配置在人體的哪個(gè)位置。比較了配置在胸大肌上和前鋸肌上(靠近腋下)的情況后得知,配置在胸大肌上可以減小電流密度。,體素模型以信息通信研究機(jī)構(gòu)(NICT)的模型為基礎(chǔ)。(圖由本刊根據(jù)東京理科大學(xué)副教授柴建次的數(shù)據(jù)制作)

  驗(yàn)證結(jié)果顯示,起刺激作用的指標(biāo)——電流密度J(A/m2)在受電線圈周圍的皮膚和肌肉上稍高,為2~4A/m2,不過仍然在國際非電離輻射防護(hù)委員會(ICNIRP)的職業(yè)輻射標(biāo)準(zhǔn)值。比較供受電線圈的配置位置后證實(shí),根據(jù)電流密度的分布來看,“考慮到對肺和肝臟等臟器的影響,還是配置在胸大肌上比較合適”(東京理科大學(xué)基礎(chǔ)工學(xué)部電子應(yīng)用工學(xué)科副教授柴建次)。

  電磁場對人體組織產(chǎn)生的主要影響包括:人體組織內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱引起溫度上升的熱作用,以及感應(yīng)電流引起肌肉和神經(jīng)興奮的刺激作用。熱作用的指標(biāo)采用單位重量的吸收電力SAR(specific absorption rate(W/kg)),刺激作用的指標(biāo)采用電流密度J(A/m2)和體內(nèi)電場E(V/m)。

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