[发明专利]一种基于位移电流技术电磁耦合能量传输的方法及装置

说明书

本发明提供一种基于位移电流技术的电磁耦合能量传输的方法及装置。包括以下步骤：电磁感应耦合电路的源端和负载端电路中至少有一个电路的电流回路中包含位移电流成分；利用一个电路激发的电场与另一个电路的真空位移电流密度的相互叠加作用来实现电磁耦合的非互易性，电磁感应耦合电路的非互易程度由所述电场和真空位移电流密度在其相互作用空间的点积的积分在源端和负载的差值的大小来衡量。

技术领域

本发明涉及电力工程领域，具体为一种基于位移电流技术电磁耦合能量传输的方法。

本发明涉及电力工程领域，具体为一种基于位移电流技术电磁耦合能量传输的装置。

背景技术

麦克斯韦方程组是电工学和无线电电子学的基础，电动机、变压器、有线和无线通信等等目前所有的电学装备的工作原理都是基于麦克斯韦方程组。位移电流或位移电流密度的概念在麦克斯韦方程组重居于重要地位。位移电流密度按又可分为真空中的位移电流密度和介质极化位移电流密度这两项。与传导电流和介质极化位移电流密度不同，真空中的位移电流密度没有载流子，其本质是变化的电场，它与基于载流子的电流只在激发磁场这方面相同，其他方面完全不同。目前利用介质极化位移电流密度来实现纳米发电机以及无线电力能量传输的领域取得了很大的进展，但真空中位移电流密度在这方面的应用还未见任何报道。

另一方面，电力能量传输等用电装置一般可以抽象为一个二端口网络，线性无源的二端口网络一般满足互易定理的要求。按照卡森形式互易定理可以描述为：设空间有两组源器电流为J1和J2，分别产生场E1、H1和E2、H2,对整个空间而言，源电流J1与E2的点积和与源电流J2与E1的点积的积分相等。理论和实验证明真空中位移电流的存在将破坏线性无源网络的互异性，从数学角度说就是使得上述积分不相等，其差值反映了这种不互易的程度。这中非互易性的存在将在信号传输处理已经能量耦合等方面带来很多独特的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于位移电流技术的电磁耦合能量传输的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于位移电流技术的电磁耦合能量传输的方法，包括以下步骤：

电磁耦合电路的源端和负载端电路中至少有一个电路的电流回路中包含位移电流成分；

利用一个电路激发的电场与另一个电路的真空位移电流密度的相互叠加作用来实现电磁耦合的非互易性；

电磁耦合电路的非互易程度由上面步骤所述电场和真空位移电流密度在其相互作用空间内点积的积分在源端和负载端的差值来衡量。

优选的，该方法还包括：

源端电路利用特斯拉线圈来产生感生电场；

负载端电路利用一组环绕在特斯拉线圈轴心的平板电容来拾取电磁感应能量，特斯拉线圈轴心包含在平板电容两极板的对称中心平面内；

平板电容通过电磁耦合的方式进行连接，以扩大总的能量输出。

优选的，该方法还包括：平板电容电路中串联电感器，以实现串联谐振，提高能量耦合效率。

一种基于一种基于位移电流技术电磁耦合能量传输装置，该装置包括特斯拉线圈、一组平板电容器、平板电容器输出电磁耦合装置；

特斯拉线圈：用于产生环形感生电场；

一组平板电容器：用于拾取环形感生电场的能量，实现特斯拉线圈到负载端的电磁能量耦合；

平板电容器输出电磁耦合装置：用于将多个平板电容的能量耦合在一起，以扩大能量输出。

优选的，该装置还包括电感器；

电感器：用于使平板电容产生串联谐振。

附图说明