Med hjälp av självresonanta spolar i ett starkt kopplat system demonstrerar vi experimentellt en effektiv icke-radiativ kraftöverföring över avstånd på upp till åtta gånger spolarnas radie. Vi visar förmåga att överföra 60W med cirka 40% effektivitet över avstånd över två meter. Vi presenterar en kvantitativ modell som beskriver kraftöverföringen som matchar de experimentella resultaten till inom 5%. Vi diskuterar praktisk tillämplighet och föreslår anvisningar för fortsatta studier. I början av 1900-talet, innan elnätet, Nikola Tesla (1) ägnade stora ansträngningar åt system för att transportera kraft trådlöst. Typiska uttryck (t.ex. Tesla spolar) innefattade oönskat stora elektriska fält. Under det senaste årtiondet har samhället bevittnat en dramatisk ökning av användningen av autonoma elektroniska apparater (laptops, mobiltelefoner, robotar, handdatorer, etc.) Till följd av detta har intresset för trådlös kraft återuppstått (2-4). Radiativ överföring (5), samtidigt som den är perfekt lämpad för att överföra information, medför ett antal svårigheter för effektöverföringstillämpningar: effektiviteten i kraftöverföringen är mycket låg om strålningen är allsidig, och kräver en oavbruten siktlinje och sofistikerade spårningsmekanismer om strålningen är enkelriktad. I en nyligen genomförd teoretisk rapport (6) presenterades en detaljerad analys av möjligheten att använda resonansföremål kopplade genom svansarna på de icke-radiativa fälten för medeldistansenergiöverföring (7). Intuitivt, två resonant objekt med samma resonans frekvens tenderar att utbyta energi effektivt, samtidigt interagera svagt med främmande offresonant objekt. I system med kopplade resonanser (t.ex. Akustik, elektromagnetiska, magnetiska, nukleära etc.), finns det ofta en allmän "starkt sammankopplad" ordning för verksamheten (8). Om man kan verka i det systemet i ett visst system förväntas energiöverföringen vara mycket effektiv. Halvdistanskraftöverföring som genomförs på detta sätt kan vara nästan allomriktad och effektiv, oberoende av geometrin i det omgivande utrymmet, och med låg störning och förluster i miljöobjekt (6). Ovanstående överväganden gäller oberoende av resonansernas fysiska natur. I det nuvarande arbetet fokuserar vi på ett särskilt fysiskt förkroppsligande: magnetiska resonanser (9). Magnetiska resonanser är särskilt lämpliga för vardagliga tillämpningar eftersom de flesta av de vanliga materialen inte interagerar med magnetiska fält, så interaktioner med miljöobjekt dämpas ännu mer. Vi kunde identifiera den starkt kopplade regimen i systemet med två kopplade magnetiska resonanser, genom att undersöka icke-radiativ (nära fält) magnetisk resonansinduktion vid MHz-frekvenser. Vid första anblicken påminner sådan kraftöverföring om den vanliga magnetiska induktionen (10), men notera att den vanliga icke-resonant induktionen är mycket ineffektiv för mellanintervall. Översikt över formalismen. Effektiv mellandistanskraftöverföring sker i särskilda regioner av parameterutrymmet som beskriver resonansobjekt som är starkt kopplade till varandra. Med hjälp av kopplade lägesteori för att beskriva detta fysiska system (11) får vi följande uppsättning linjära ekvationer (1) där indexen betecknar de olika resonansobjekten. Variablerna a m (t) definieras så att energin som finns i objektet m är  och m (t) 2, m är resonansfrekvensen hos det isolerade objektet, och Ε m är dess inneboende sönderfallsfrekvens (t.ex. På grund av absorption och utstrålade förluster), så att inom denna ram en okopplad och odriven oscillator med parametrarna 0 och 0 skulle utvecklas i tid som exp(i och 0 t). Mn = σ nm är kopplingskoefficienter mellan de resonansobjekt som anges i delorden, och F m (t) är körvillkor. Vi begränsar behandlingen till fallet med två objekt, betecknade med källa och enhet, så att källan (identifierad av subscript S) körs externt på en konstant frekvens, och de två objekten har en kopplingskoefficient σ. Arbetet extraheras från enheten (subscript D) med hjälp av en belastning (subscript W) som fungerar som en kretsmotstånd ansluten till enheten, och har effekten av att bidra en ytterligare term ρ W till den olastade enheten objektets sönderfallshastighet ρ D. Den totala sönderfallsfrekvensen vid enheten är därför ρ′ D = ρ D + ρ W. Arbetet extraheras bestäms av den effekt som löses i belastningen, dvs. D (t) och 2 (t) 2 (t)
Kurs m.fl. experimentellt demonstrerad effektiv icke-radiativ kraftöverföring över avstånd upp till 8 gånger radien av spolarna genom att använda självresonant spolar i en starkt kopplad regim efter ansträngningar av Nikola Tesla på trådlös energiöverföring i början av 1900-talet REF.
Wireless power transfer via strongly coupled magnetic reso- nances
{'venue': 'Science', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Chemistry', 'Medicine']}