نقل الطاقة اللاسلكي (WPT) ، نقل الطاقة اللاسلكي (WET) ، أو نقل الطاقة الكهرومغناطيسية هو نقل الطاقة الكهربائية بدون أسلاك كوصلة مادية. في نظام نقل الطاقة اللاسلكي ، يقوم جهاز إرسال ، مدفوعًا بالطاقة الكهربائية من مصدر طاقة ، بتوليد مجال كهرومغناطيسي متغير الوقت ، والذي ينقل الطاقة عبر الفضاء إلى جهاز الاستقبال ، والذي يستخرج الطاقة من الحقل ويزودها بالكهرباء. حمل. يعتبر نقل الطاقة اللاسلكي مفيدًا لتشغيل الأجهزة الكهربائية حيث تكون الأسلاك المترابطة غير ملائمة أو خطيرة أو غير ممكنة.

تندرج تقنيات القدرة اللاسلكية أساسًا في فئتين ، غير إشعاعية وإشعاعية. في المجال القريب أو التقنيات غير الإشعاعية ، يتم نقل الطاقة عبر مسافات قصيرة بواسطة الحقول المغناطيسية باستخدام اقتران حثي بين ملفات الأسلاك ، أو عن طريق المجالات الكهربائية باستخدام اقتران سعوي بين الأقطاب المعدنية. اقتران حثي هو التكنولوجيا اللاسلكية الأكثر استخداما على نطاق واسع. وتشمل تطبيقاته شحن الأجهزة المحمولة مثل الهواتف وفرش الأسنان الكهربائية وعلامات RFID والشحن اللاسلكي أو نقل الطاقة اللاسلكي المستمر في الأجهزة الطبية القابلة للزرع مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب الاصطناعية ، أو السيارات الكهربائية.

في تقنيات المجال البعيد أو الإشعاعي ، وتسمى أيضاً بث الطاقة ، يتم نقل الطاقة بواسطة أشعة كهرمغنطيسية ، مثل الموجات الدقيقة أو أشعة الليزر. يمكن لهذه التقنيات نقل الطاقة لمسافات أطول ولكن يجب أن تستهدف المستقبِل. التطبيقات المقترحة لهذا النوع هي الأقمار الصناعية بالطاقة الشمسية ، والطائرات بدون طيار لاسلكية تعمل بالطاقة.

هناك قضية مهمة مرتبطة بجميع أنظمة الطاقة اللاسلكية تحد من تعرض الناس والأشياء الحية الأخرى إلى مجالات كهرومغناطيسية محتملة الضرر.

المناطق الميدانية
يتم إنشاء الحقول الكهربائية والمغناطيسية بواسطة جسيمات مشحونة في مادة مثل الإلكترونات. تقوم الشحنة الثابتة بإنشاء حقل إلكتروستاتيكي في الفراغ المحيط به. تيار ثابت من الشحنات (تيار مباشر ، DC) يخلق مجال مغناطيسي ساكن حوله. تحتوي الحقول المذكورة أعلاه على طاقة ، ولكن لا يمكن أن تحمل الطاقة لأنها ثابتة. لكن الحقول المتغيرة بمرور الوقت يمكن أن تحمل الطاقة. تسريع الشحنات الكهربائية ، مثل الموجودة في التيار المتناوب (AC) من الإلكترونات في سلك ، تخلق مجالات كهربائية ومغناطيسية متغيرة بمرور الوقت في الفراغ المحيط بها. يمكن لهذه الحقول أن تمارس قوى تتأرجح على الإلكترونات في “هوائي” استقبال ، مما يتسبب في تحريكها ذهابًا وإيابًا. هذه تمثل التيار المتناوب الذي يمكن استخدامه لتشغيل التحميل.

يمكن تقسيم المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتأرجحة المحيطة بالتحريك الكهربائي في جهاز الهوائي إلى منطقتين ، حسب _نطاق المسافة Dمن الهوائي. الحدود بين المناطق محددة إلى حد ما غامضة. للحقول خصائص مختلفة في هذه المناطق ، وتستخدم تقنيات مختلفة لنقل الطاقة:

المنطقة القريبة أو المنطقة غير المشبعة – وهذا يعني المنطقة ضمن طول موجة واحدة (λ) من الهوائي. في هذه المنطقة تكون المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتذبذبة منفصلة ويمكن نقل الطاقة عبر الحقول الكهربائية بواسطة اقتران السعة (الحث الكهروستاتيكي) بين الأقطاب المعدنية أو عبر المجالات المغناطيسية عن طريق الاقتران التحريضي (الحث الكهرومغناطيسي) بين ملفات الأسلاك. هذه الحقول ليست إشعاعية ، وهذا يعني أن الطاقة تبقى على مسافة قصيرة من جهاز الإرسال. إذا لم يكن هناك جهاز استقبال أو مادة ممتصة ضمن نطاقها المحدود إلى “زوجان” ، فلا توجد طاقة تترك المرسل. نطاق هذه الحقول قصير ، ويعتمد على حجم وشكل أجهزة “الهوائي” ، والتي عادة ما تكون لفائف الأسلاك. الحقول ، وبالتالي الطاقة المنقولة ، تنخفض أضعافا مضاعفة مع المسافة ، لذلك إذا كانت المسافة بين النطاقين “الهوائيات” D أكبر بكثير من قطر الهوائي “antennas” D سيتم تلقي القليل جدا من الطاقة. لذلك ، لا يمكن استخدام هذه التقنيات لنقل الطاقة بعيد المدى.

يمكن أن يؤدي الرنين ، مثل الاقتران الاستقرائي الرنيني ، إلى زيادة الربط بين الهوائيات إلى حد كبير ، مما يسمح بالانتقال بكفاءة على مسافات أكبر إلى حد ما ، على الرغم من أن الحقول لا تزال تتناقص بشكل كبير. لذلك ، يتم تقسيم نطاق الأجهزة القريبة من المجال تقليديًا إلى فئتين:

المدى القصير – حتى قطر الهوائي الواحد: _نطاق D ≤ D. هذا هو المدى الذي يمكن على أساسه السعيرة العادية غير الاستطاعة أو الاقتران الاستقرائي نقل كميات عملية من الطاقة.

متوسط ​​المدى – حتى 10 أضعاف قطر الهوائي: D _range ≤ 10 D _ant . هذا هو النطاق الذي يمكن أن يربطه الاقتران السعوي أو الاستقرائي الحثي بين كميات عملية من الطاقة.

منطقة المجال أو المنطقة الإشعاعية – بعد طول موجي واحد (λ) من الهوائي ، تكون المجالات الكهربائية والمغناطيسية متعامدة مع بعضها البعض وتنتشر كموجة كهرمغنطيسية ؛ ومن الأمثلة على ذلك موجات الراديو أو الموجات الدقيقة أو موجات الضوء. هذا الجزء من الطاقة إشعاعي ، مما يعني أنه يترك الهوائي سواء كان هناك جهاز استقبال لاستيعابه أم لا. يتم تبديد جزء الطاقة الذي لا يصدر هوائي الاستقبال وفقده في النظام. تعتمد كمية الطاقة المنبعثة كموجات كهرومغناطيسية بواسطة هوائي على نسبة حجم الهوائي Dant إلى الطول الموجي للموجات λ ، التي يحددها التردد: λ = c / f. في الترددات المنخفضة و حيث يكون الهوائي أصغر بكثير من حجم الأمواج ، فإن D _ant << λ ، تشع طاقة قليلة جدًا. ولذلك ، فإن الأجهزة القريبة من الحقل ، والتي تستخدم ترددات أقل ، لا تشع تقريبا أي من طاقتها كإشعاع كهرومغناطيسي. إن الهوائيات التي لها نفس حجم الطول الموجي D _ant as λ مثل الهوائيات أحادية القطب أو ثنائية القطب ، تشع بالطاقة بكفاءة ، ولكن الموجات الكهرومغناطيسية تشع في جميع الاتجاهات (شاملة الاتجاهات) ، لذا إذا كان هوائي الاستقبال بعيدًا ، فقط كمية صغيرة من الهوائي الإشعاع سيضربه. لذلك ، يمكن استخدام هذه للمدى القصير ، انتقال الطاقة غير الفعال ولكن ليس للإرسال بعيد المدى.

ومع ذلك ، خلافا للحقول ، يمكن تركيز الإشعاع الكهرومغناطيسي عن طريق الانعكاس أو الانكسار إلى أشعة. باستخدام هوائي عالي الكسب أو نظام ضوئي يركز الإشعاع في حزمة ضيقة موجهة إلى المستقبل ، يمكن استخدامه لإرسال الطاقة بعيد المدى. من معيار رايليغ ، لإنتاج الحزم الضيقة اللازمة لتركيز كمية كبيرة من الطاقة على مستقبل بعيد ، يجب أن يكون الهوائي أكبر بكثير من الطول الموجي للموجات المستخدمة: D_ant >> λ = c / f. تتطلب أجهزة طاقة الحزمة العملية أطوالًا موجية في منطقة السنتيمتر أو أقل ، تقابل الترددات فوق 1 GHz ، في نطاق الموجات الصغرية أو أعلى.

تقنيات الحقل القريب (غير المتفاعل)
وعلى مسافة نسبية كبيرة ، تكون العناصر القريبة من الحقل للمجالات الكهربائية والمغناطيسية عبارة عن مجالات ثنائية القطب شبه ساكنة تتأرجح تقريباً. تنخفض هذه المجالات مع مكعب المسافة: ( D _range / D _ant ) −3 نظرًا لأن القدرة متناسبة مع مربع شدة المجال ، تقل القدرة المنقولة إلى ( D _range / D _ant ) −6. أو 60 ديسيبل لكل عقد. وبعبارة أخرى ، إذا كانت المسافة البعيدة بين الهوائيين متباعدة فإن مضاعفة المسافة بين الهوائيين تتسبب في انخفاض القدرة المستقبلة بمقدار عامل ^{6 6} = 64. ونتيجة لذلك ، لا يمكن استخدام الاقتران الاستقرائي والسعفي إلا لنقل الطاقة على المدى القصير ، في حدود بضع مرات من قطر جهاز الهوائي D _النملة . وعلى عكس النظام الإشعاعي حيث يحدث الإشعاع الأقصى عندما يتم توجيه الهوائيات ثنائية القطب نحو اتجاه الانتشار ، مع وجود ثنائيات القطب ، يحدث أقصى اقتران عندما تكون ثنائيات الأقطاب موجهة طوليًا.

اقتران حثي
في التوصيلات الحثية (الحث الكهرومغناطيسي أو نقل الطاقة الاستقرائي ، IPT) ، يتم نقل الطاقة بين ملفات الأسلاك عن طريق المجال المغناطيسي. تتكون ملفات الارسال والاستقبال معا من محول (انظر الرسم البياني). ينتج التيار المتناوب (AC) خلال ملف الارسال (L1) مجال مغناطيسي متذبذب (B) بواسطة قانون Ampere. يمر المجال المغناطيسي خلال لفائف الاستقبال (L2) ، حيث يحرض على EMF متناوب (الفولتية) بواسطة قانون فاراداي للتحريض ، مما يخلق تيارًا متناوبًا في المستقبِل. قد يقوم التيار المتناوب المستحث إما بتوجيه الحمل مباشرة ، أو يتم تصحيحه لتوجيه التيار (DC) بواسطة مقوم في جهاز الاستقبال ، والذي يقود الحمل. تعمل بعض الأنظمة ، مثل حاملات الشحن الكهربائية للأسنان ، عند 50/60 هرتز ، لذا يتم تطبيق تيار التيار المتردد مباشرة على ملف المرسل ، ولكن في معظم الأنظمة ، يولد مذبذب إلكتروني تيار تيار متردد أعلى والذي يحرك الملف ، لأن كفاءة الإرسال يحسن مع التردد.

اقتران حثي هو أقدم تكنولوجيا الطاقة اللاسلكية المستخدمة على نطاق واسع ، وتقريبا واحدة فقط حتى الآن والتي تستخدم في المنتجات التجارية. يتم استخدامه في حامل الشحن الاستقرائي للأجهزة اللاسلكية المستخدمة في البيئات الرطبة مثل فرشاة الأسنان الكهربائية والحلاقة ، للحد من مخاطر التعرض لصدمة كهربائية. ومن مجالات التطبيق الأخرى إعادة شحن الأجهزة التعويضية الطبية الحيوية التي يتم زرعها في الجسم البشري ، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب ومضخات الأنسولين ، لتجنب الأسلاك التي تمر عبر الجلد. كما أنها تستخدم لشحن السيارات الكهربائية مثل السيارات وشحن السيارات أو عبور السيارات مثل الحافلات والقطارات.
ومع ذلك ، فإن الاستخدام الأسرع هو استخدام منصات الشحن اللاسلكية لإعادة شحن الأجهزة اللاسلكية المحمولة والمحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمول والأجهزة اللوحية ، والهواتف الخلوية ، ومشغلات الوسائط الرقمية ، وأجهزة التحكم في ألعاب الفيديو.

تزداد القدرة المنقولة مع التردد والمحاثة المتبادلة  بين الملفات ، والتي تعتمد على هندستها والمسافة  بينهم. والشكل الأكثر استخدامًا للجدارة هو معامل الاقتران  . هذه المعلمة بلا أبعاد تساوي جزء التدفق المغناطيسي من خلال ملف الارسال  يمر عبر ملف الاستقبال  عندما تكون L2 مفتوحة. إذا كان الملفان على نفس المحور ويقتربان من كل هذا التدفق المغناطيسي  يمر عبر  ،  وكفاءة الارتباط تقترب من 100 ٪. كلما ازداد الفصل بين الملفات ، كلما زاد المجال المغناطيسي عن الملف الأول في الثانية ، والأقل  وكفاءة الارتباط تقترب من الصفر عند فواصل كبيرة. كفاءة الوصلة والطاقة المنقولة تتناسب تقريبًا مع  . من أجل تحقيق الكفاءة العالية ، يجب أن تكون الملفات متقاربة جدًا ، وهي جزء من قطر الملف  ، عادةً في السنتيمترات ، مع محاذاة محاور اللف. عادةً ما تستخدم أشكال لفائف عريضة مسطحة لزيادة التوصيل. يمكن لمحوري “احتواء الفيريت” أن يحصر المجالات المغناطيسية ، مما يعمل على تحسين الاقتران والحد من التداخل في الإلكترونيات القريبة ، إلا أن الأجهزة اللاسلكية الصغيرة للغاية غالباً ما تستخدم لفائف الهواء الأساسية.

لا يمكن للاقتران الاستقرائي العادي تحقيق سوى كفاءة عالية عندما تكون الملفات قريبة جدا من بعضها ، وعادة ما تكون متاخمة. في معظم الأنظمة الحثية الحديثة يتم استخدام أداة التوصيل الرنانة الحثية ، والتي يتم فيها زيادة الكفاءة باستخدام الدوائر الرنانة. هذا يمكن أن يحقق كفاءات عالية على مسافات أكبر من اقتران الحثي غير السائد.

اقتران حثي رنيني
اقتران حثي رنيني (اقتران كهربي ديناميكي ، رنين مغناطيسي متقارب بقوة) هو شكل من أشكال الاقتران الاستقرائي الذي يتم فيه نقل الطاقة بواسطة المجالات المغناطيسية (B ، أخضر) بين دائرتين رنانتين (دارات مضبوطة) ، واحدة في المرسل وواحدة في المستقبِل ( انظر الرسم البياني ، الحق). تتكون كل دارة رنين من ملف من السلك متصل بمكثف ، أو ملف رنين ذاتي أو مرنان آخر مع السعة الداخلية. يتم ضبطها ليتردد صداها في نفس تردد الرنين. يمكن للرنين بين الملفات أن يزيد بشكل كبير من الاقتران ونقل الطاقة ، بطريقة مشابهة للطريقة التي يمكن بها شوكة الرنين الهزاز أن تحفز الاهتزاز المتعاطف في شوكة بعيدة مضبوطة على نفس الدرجة.

اكتشفت نيكولا تيسلا لأول مرة اقتران طنين خلال تجاربه الرائدة في نقل الطاقة اللاسلكية في مطلع القرن العشرين ، ولكن إمكانيات استخدام أداة التوصيل الرنانة لزيادة نطاق الإرسال لم يتم استكشافها إلا مؤخرًا. في عام 2007 استخدم فريق بقيادة مارين Soljačić في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا اثنين من الدوائر معايرة متزامنة كل مصنوعة من ملف السلك الذاتي 25 سم في 10 ميغاهرتز لتحقيق انتقال 60 واط من السلطة على مسافة 2 متر (6.6 قدم) ( 8 أضعاف قطر لفائف) في كفاءة حوالي 40 ٪. أسس Soljačić شركة WiTricity (وهو نفس الاسم الذي استخدمه الفريق للتكنولوجيا) التي تحاول تسويق التكنولوجيا.

المفهوم الكامن وراء أنظمة الاقتران الحثية الرنانة هو أن مرنان العامل Q العالي يتبادلان الطاقة بمعدل أعلى بكثير مما يفقدان الطاقة بسبب التخميد الداخلي. لذلك ، باستخدام الرنين ، يمكن نقل نفس القدر من الطاقة على مسافات أبعد ، باستخدام الحقول المغنطيسية الأضعف بكثير في المناطق الطرفية (“ذيول”) الحقول القريبة (تسمى أحيانًا حقول التلاشي). يمكن أن يحقق التوصيل الحثي الرنيني كفاءة عالية في نطاقات تتراوح من 4 إلى 10 أضعاف قطر الملف ( D _ant ). وهذا ما يسمى نقل “متوسطة المدى” ، على النقيض من “المدى القصير” للتحويل الاستقرائي غير المتحكم به ، والذي لا يمكن أن يحقق كفاءة مماثلة إلا عندما تكون الملفات متجاورة. ميزة أخرى هي أن الدوائر الرنانة تتفاعل مع بعضها البعض بقوة أكبر بكثير مما تتفاعل به مع الأجسام غير السائدة التي لا يمكن إهمالها بسبب فقدان الطاقة بسبب الامتصاص في الأجسام الطائشة القريبة.

العيب في نظرية اقتران الرنين هو أنه عند نطاقات قريبة عندما تكون الدوائر الرنانة مقترنة بإحكام ، لم يعد التردد الرنيني للنظام ثابتًا ولكن “انشقاقات” إلى قمرين رنينين ، لذا فإن الحد الأقصى لنقل الطاقة لم يعد يحدث في الأصل. يجب ضبط تردد الرنين وتكرار المذبذب إلى ذروة الرنين الجديدة. تسمى حالة استخدام ذروة التحول هذه “رنين واحد”. كما تم استخدام أنظمة “الرنين الأحادي” ، حيث تكون الثانوية فقط عبارة عن دارة مضبوطة. ويطلق على مبدأ هذه الظاهرة أيضا “تزامن المرحلة” (المغناطيسي) وبدأ بالفعل التطبيق العملي لـ AGV في اليابان من حوالي عام 1993. والآن ، يتم تطبيق مفهوم الرنين للغاية المقدمة من الباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا فقط إلى مرنان الجانب الثانوي ، ويتم تحقيق كفاءة عالية واسعة الفجوة عالية الطاقة اللاسلكي نظام نقل الطاقة ويستخدم لمجمع التحريض الحالي من SCMAGlev.

يتم حاليًا دمج تقنية الرنين على نطاق واسع في أنظمة الطاقة اللاسلكية الحديثة. أحد الاحتمالات المتوخاة لهذه التقنية هو تغطية الطاقة اللاسلكية للمنطقة. قد يتمكن الملف الموجود في حائط أو سقف الغرفة من تشغيل المصابيح اللاسلكية والأجهزة المحمولة لاسلكيًا في أي مكان في الغرفة ، مع كفاءة معقولة. هناك فائدة بيئية واقتصادية لتشغيل الأجهزة الصغيرة لاسلكياً مثل الساعات وأجهزة الراديو ومشغلات الموسيقى وأجهزة التحكم عن بعد ، وهي أنها يمكن أن تقلل بشكل كبير من 6 مليارات بطارية يتم التخلص منها كل عام ، وهو مصدر كبير للنفايات السامة والتلوث بالمياه الجوفية.

اقتران بالسعة
في اقتران السعة (الحث الكهروستاتيكي) ، اقتران اقتران حثي ، يتم نقل الطاقة عن طريق المجالات الكهربائية بين الأقطاب الكهربائية مثل لوحات معدنية. تشكل أقطاب الإرسال والاستقبال مكثفًا ، مع وجود الفضاء المتداخل كعازل. يتم تطبيق الجهد المتناوب الناتج عن جهاز الإرسال على لوحة الإرسال ، ويحفز المجال الكهربائي المتذبذب جهدًا متناوبًا على لوحة الاستقبال عن طريق الحث الكهروستاتيكي ، والذي يسبب تيارًا متناوبًا للتدفق في دائرة الحمل. تزداد كمية الطاقة المنقولة مع تردد مربع الجهد ، وتكون السعة بين الصفائح ، التي تتناسب مع مساحة اللوحة الأصغر و (للمسافات القصيرة) متناسبة عكسياً مع الفصل.

تم استخدام الاقتران سعريًا عمليًا في عدد قليل من تطبيقات الطاقة المنخفضة ، نظرًا لأن الجهد العالي جدًا على الأقطاب الكهربائية اللازمة لنقل طاقة كبيرة يمكن أن يكون خطيراً ، ويمكن أن يسبب آثارًا جانبية غير سارة مثل إنتاج الأوزون الضار. بالإضافة إلى ذلك ، على النقيض من المجالات المغناطيسية ، تتفاعل الحقول الكهربائية بقوة مع معظم المواد ، بما في ذلك جسم الإنسان ، بسبب الاستقطاب العازلة. يمكن للمواد المتداخلة بين الأقطاب الكهربائية أو بالقرب منها أن تمتص الطاقة ، في حالة احتمال تسبب البشر في التعرض المفرط للمجال الكهرمغنطيسي.ومع ذلك ، فإن الاقتران بالسعة له مزايا قليلة مقارنة بالاقتران الحثي. الحقل محصور إلى حد كبير بين ألواح المكثف ، مما يقلل من التداخل ، والذي يتطلب في الاقتران الاستقرائي نوى “حبيبات التدفق” الفريتية الثقيلة. كما أن متطلبات المواءمة بين المرسل والمستقبل أقل أهمية. وقد تم تطبيق اقتران سعري مؤخرًا على شحن الأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية بالإضافة إلى شحن أو نقل طاقة لاسلكي مستمر في الغرسات الطبية الحيوية ، ويتم اعتباره وسيلة لنقل الطاقة بين طبقات الركيزة في الدوائر المتكاملة.

تم استخدام نوعين من الدوائر:
تصميم ثنائي القطب: في هذا النوع من الدارات ، يوجد نوعان من لوحات الإرسال ولوحتي استقبال. تقترن كل لوحة إرسال بلوحة استقبال.يقوم مذبذب المرسل بتحريك لوحات الإرسال في الطور المعاكس (فرق الطور 180 درجة) بواسطة جهد بديل متناوب ، ويتم توصيل الحمل بين لوحتي الاستقبال. وتحفز الحقول الكهربائية البديلة الطاقة البديلة المتقابلة في لوحات المتلقي ، ويتسبب هذا الإجراء “الدفع-السحب” في تدفق التيار ذهابًا وإيابًا بين الألواح خلال الحمل. ومن عيوب هذا التكوين للشحن اللاسلكي أن اللوحين في جهاز الاستقبال يجب أن تتم محاذيتهما وجهاً لوجه مع لوحات الشاحن حتى يعمل الجهاز.

تصميم أحادي القطبية: في هذا النوع من الدارات ، يكون جهاز الإرسال والاستقبال له قطب كهربائي واحد فقط ، أما الأرض أو القطب الكهربائي المنفعل الكبير فيعملان كمسار عودة للتيار. يرتبط مذبذب المرسل بين قطب نشط ومجهد. يرتبط الحمل أيضًا بين قطب نشط ومجهول. إن المجال الكهربائي الذي ينتجه المرسل يحفز إزاحة الشحنة المتناوبة في ثنائي القطب الحمضي من خلال الحث الكهروستاتيكي.

اقتران بالسعة الرنانة
يمكن استخدام الرنين أيضًا مع أداة توصيل سعوية لتوسيع النطاق. في مطلع القرن العشرين ، قام نيكولا تيسلا بالتجارب الأولى مع كل من الاقتران الاستقرائي والسعوي.

اقتران مغناطيسي
في هذه الطريقة ، تنتقل القدرة بين دورتين دوارتين ، واحدة في المرسل وواحدة في المستقبِل ، تدور بشكل متزامن ، مقترنة معاً بحقل مغنطيسي تولده مغناطيس دائم على الأذرع. يتم تشغيل المحرك المرسل إما عن طريق أو بدوار المحرك الكهربائي ، ويقوم المجال المغناطيسي الخاص به بممارسة عزم الدوران على المحرك المتلقي ، مما يحولها. المجال المغناطيسي يعمل مثل اقتران الميكانيكية بين الجيوش. ينتج المحرك المستقبِل طاقة لتوجيه الحمل ، إما عن طريق تحويل مولد كهربائي منفصل أو باستخدام المحرك المستقبِل نفسه على هيئة الدوار في المولد.

تم اقتراح هذا الجهاز كبديل لنقل الطاقة الاستقرائي لعدم شحن السيارات الكهربائية. إن المحرك الدوراني المضمّن في أرضية المرآب أو الرصيف يمكن أن يحول جهاز استقبال في الجانب السفلي من السيارة لشحن بطارياتها. ويقال إن هذه التقنية يمكنها نقل الطاقة عبر مسافات تتراوح بين 10 و 15 سم (4 إلى 6 بوصات) بكفاءة عالية ، وأكثر من 90٪. كما أن المجالات المغناطيسية الضالة ذات التردد المنخفض التي تنتجها المغنطيسات الدوارة تنتج تداخلًا كهرومغناطيسيًا أقل للأجهزة الإلكترونية القريبة من الحقول المغناطيسية عالية التردد التي تنتجها أنظمة الاقتران التحريضية. تم تشغيل نظام أولي لشحن السيارات الكهربائية في جامعة كولومبيا البريطانية منذ عام 2012. ومع ذلك ، يدعي باحثون آخرون أن تحويلين للطاقة (من كهربائي إلى ميكانيكي إلى كهربائي مرة أخرى) يجعل النظام أقل كفاءة من الأنظمة الكهربائية مثل اقتران الاستقراء.

تقنيات المجال البعيد (الإشعاعي)
تحقق الطرق الميدانية البعيدة نطاقات أطول ، غالباً نطاقات متعددة كيلومترات ، حيث تكون المسافة أكبر بكثير من قطر الجهاز (الأجهزة). إن الهوائيات عالية الدقة أو ضوء الليزر المصاحب بشكل جيد ينتج شعاعًا من الطاقة يمكن تصنيعه ليتناسب مع شكل منطقة الاستقبال. الحد الأقصى من الاتجاهية للهوائيات محدود جسديًا بالحيود.

بشكل عام ، الضوء المرئي (من أشعة الليزر) والميكروويف (من الهوائيات المصممة لغرض محدد) هي أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الأكثر ملاءمة لنقل الطاقة.
قد تملي أبعاد المكونات بالمسافة من المرسل إلى المستقبِل ، وطول الموجة ومعيار رايلي أو حد الانعراج ، المستخدم في تصميم الهوائي الراديوي المعياري ، الذي ينطبق أيضاً على الليزرات. كما يتم استخدام حد الحيود في Airy لتحديد حجم البقعة التقريبي على مسافة عشوائية من الفتحة. يختبر الإشعاع الكهرومغناطيسي انحرافاً أقل في أطوال موجات أقصر (ترددات أعلى) ؛ لذلك ، على سبيل المثال ، ينحرف الليزر الأزرق عن اللون الأحمر.

يفرض معيار Rayleigh أن أي موجة راديوية أو موجة موجية أو شعاع ليزر سوف تنتشر وتصبح أضعف وتنتشر عبر المسافة ؛ كلما كان هوائي الإرسال أو الفتحة الليزرية أكبر مقارنة بطول موجة الإشعاع ، كلما كانت الشعاع أكثر تشددًا وأقل انتشارًا كدالة للمسافة (والعكس بالعكس). أصغر هوائيات تعاني أيضا من الخسائر المفرطة بسبب الفصوص الجانبية. ومع ذلك ، يختلف مفهوم فتحة الليزر بشكل كبير عن الهوائي. وعادة ما تستخدم فتحة ليزر أكبر بكثير من الطول الموجي إشعاعا متعدد الإشارات وغالبا ما تستخدم موازاة قبل إرسال الإشعاع إلى الألياف أو إلى الفضاء.

في النهاية ، يتم تحديد عرض الحزمة جسديًا بواسطة الانعراج بسبب حجم الطبق بالنسبة لطول موجة الإشعاع الكهرومغناطيسي المستخدم في عمل الحزمة.
يمكن أن تكون قدرة إرسال الميكرويف أكثر كفاءة من أشعة الليزر ، وهي أقل عرضة للتوهين الجوي الناتج عن الغبار أو بخار الماء.

هنا ، يتم حساب مستويات القدرة من خلال الجمع بين المعلمات أعلاه معًا ، وإضافة المكاسب والخسائر الناتجة عن خصائص الهوائي والشفافية والتشتت للوسط الذي يمر عبره الإشعاع. تُعرف هذه العملية بحساب ميزانية الوصلة.

ميكروويف
يمكن جعل نقل الطاقة عبر الموجات الراديوية أكثر إتجاهًا ، مما يسمح ببث طاقة أطول للمسافات ، مع أطوال موجية أقصر للإشعاع الكهرومغناطيسي ، عادة في نطاق الموجات الصغرية. يتم استخدام retennamay لتحويل طاقة الميكروويف مرة أخرى إلى كهرباء. لقد تحققت كفاءة تحويل المستقيم تتجاوز 95٪. واقترحت طاقة إرسال الموجات الميكروية لنقل الطاقة من سواتل الطاقة الشمسية التي تدور في الفضاء إلى الأرض ، كما تم النظر في بث الطاقة إلى المركبات الفضائية التي تركت المدار.

تتميز الموجات الصغرية بواسطة الموجات الصغرية بصعوبة أن تكون أحجام الفتحة المطلوبة ، بالنسبة لمعظم التطبيقات الفضائية ، كبيرة جداً بسبب اتجاهية تحديد الهوائي. فعلى سبيل المثال ، كانت دراسة ناسا لعام 1977 عن سواتل الطاقة الشمسية تستلزم هوائي إرسال يبلغ قطره 1 كيلومتر (0.62 ميل) ومستقبِل استقبال يبلغ قطره 10 كيلومترات (6.2 ميل) لحزمة موجية عند 2.45 جيجاهرتز. يمكن تقليل هذه الأحجام إلى حد ما باستخدام أطوال موجية أقصر ، على الرغم من أن الأطوال الموجية القصيرة قد تواجه صعوبات في الامتصاص الجوي وحجب الحزمة بواسطة المطر أو قطرات الماء. بسبب “لعنة صفيف رقيق” ، ليس من الممكن جعل شعاع أضيق من خلال الجمع بين الحزم من عدة أقمار اصغر.

بالنسبة للتطبيقات الأرضية ، تسمح مجموعة استقبال قطرها 10 كيلومترات كبيرة الحجم باستخدام مستويات طاقة إجمالية كبيرة أثناء التشغيل عند انخفاض كثافة القدرة المقترحة لسلامة التعرض الكهرومغناطيسي البشري. وتتراوح كثافة القدرة البشرية الآمنة التي يبلغ وزنها 1 mW / cm2 الموزعة عبر منطقة قطرها 10 كيلومترات مع مستوى قدرة إجمالية 750 ميغاواط. هذا هو مستوى الطاقة الموجود في العديد من محطات الطاقة الكهربائية الحديثة.

الليزر
في حالة الإشعاع الكهرومغناطيسي الأقرب إلى المنطقة المرئية من الطيف (عشرات ميكرومترات إلى عشرات النانومترات) ، يمكن أن تنتقل الطاقة عن طريق تحويل الكهرباء إلى شعاع ليزر يتم توجيهه بعد ذلك إلى خلية فلطائية ضوئية. تعرف هذه الآلية عمومًا باسم “قوة البث” نظرًا لأن الطاقة يتم بثها في جهاز استقبال يمكنه تحويلها إلى طاقة كهربائية. في المتلقي ، يتم تطبيق محولات الطاقة الخاصة بالليزر الضوئية المحسنة لتحويل الضوء أحادي اللون.

المزايا مقارنة بالطرق اللاسلكية الأخرى هي:
ويسمح انتشار الموجة أحادي اللون الموازي لمنطقة المقطع العرضي ذات الشعاع الضيق بنقلها عبر مسافات كبيرة.
الحجم الصغير: تتناسب أجهزة الليزر ذات الحالة الصلبة مع المنتجات الصغيرة.
لا يوجد تداخل في تردد الراديو للاتصالات الراديوية الموجودة مثل Wi-Fi والهواتف المحمولة.
التحكم في الوصول: فقط أجهزة الاستقبال التي تتعرض لها طاقة الاستقبال الليزرية.

العيوب تشمل:
إشعاع الليزر خطير. يمكن لمستويات الطاقة المنخفضة أن تعمى البشر والحيوانات الأخرى. مستويات الطاقة العالية يمكن أن تقتل من خلال التسخين الموضعي.
التحويل بين الكهرباء والضوء محدود. الخلايا الكهروضوئية تحقق كفاءة تتراوح بين 40٪ و 50٪. (إن كفاءة تحويل ضوء الليزر إلى كهرباء أعلى بكثير من ضوء الشمس إلى كهرباء).
فامتصاص الغلاف الجوي ، والامتصاص والانتشار من السحب ، والضباب ، والمطر ، وما إلى ذلك ، يسبب خسائر تصل إلى 100٪.
يتطلب خط مباشر للأهداف مع الهدف. (بدلاً من أن يتم بثها مباشرة على جهاز الاستقبال ، يمكن أيضًا توجيه ضوء الليزر بواسطة ألياف بصرية. ثم يتحدث المرء عن تقنية الطاقة فوق الألياف).

اقتران قناة البلازما الجوية
في اقتران قناة البلازما في الغلاف الجوي ، يتم نقل الطاقة بين قطبين بواسطة التوصيل الكهربائي عبر الهواء المتأين. عندما يوجد تدرج مجال كهربائي بين القطبين الكهربائيين ، يتجاوز 34 كيلوفولت في السنتيمتر عند الضغط الجوي لمستوى سطح البحر ، يحدث قوس كهربائي. وينتج عن هذا الانعزال في الغلاف الجوي تدفق التيار الكهربائي على طول مسار عشوائي عبر قناة بلازما مؤينة بين القطبين الكهربائيين. مثال على ذلك هو البرق الطبيعي ، حيث يكون القطب الكهربائي نقطة افتراضية في السحابة والأخرى نقطة على الأرض. تجري حاليًا أبحاث قناة الليزر المستحثة بالليزر (LIPC) باستخدام أشعة الليزر فائقة السرعة من أجل تعزيز تطوير قناة البلازما عبر الهواء بشكل مصطنع ، وتوجيه القوس الكهربائي ، وتوجيه التيار عبر مسار محدد بطريقة يمكن التحكم بها. تعمل طاقة الليزر على تقليل الجهد الكهربائي لعزل الهواء في الغلاف الجوي ، كما أن الهواء يصبح أقل عازلة عن طريق التسخين الزائد ، مما يقلل من كثافة p من خيوط الهواء.

ويجري استكشاف هذه العملية الجديدة لاستخدامها كقضيب ضوئي بالليزر وكوسيلة لتحريك مسامير الصواعق من السحب من أجل دراسات قناة الصواعق الطبيعية ، لدراسات الانتشار في الغلاف الجوي الاصطناعي ، كبديل للهوائيات الراديوية التقليدية ، للتطبيقات المرتبطة باللحام الكهربائي و التشغيل الآلي ، لتحويل الطاقة من تصريف مكثف عالي الجهد ، لتطبيقات أسلحة موجهة بالطاقة تستخدم التوصيل الكهربائي عبر مسار العودة الأرضي ، والتشويش الإلكتروني.

حصاد الطاقة
في سياق الطاقة اللاسلكية ، فإن حصاد الطاقة ، الذي يطلق عليه أيضًا حصاد الطاقة أو مسح الطاقة ، هو تحويل الطاقة المحيطة من البيئة إلى الطاقة الكهربائية ، وبشكل أساسي إلى تشغيل الأجهزة الإلكترونية اللاسلكية الصغيرة المستقلة. قد تأتي الطاقة المحيطة من الكهرباء أو المغناطيسية الشاردة. الحقول أو موجات الراديو من المعدات الكهربائية القريبة ، والضوء ، والطاقة الحرارية (الحرارة) ، أو الطاقة الحركية مثل الاهتزاز أو حركة الجهاز. على الرغم من أن كفاءة التحويل تكون عادة منخفضة ، وكثيراً ما تكون الطاقة التي يتم جمعها ضئيلة (مليو واط أو ميكروواط) ، يمكن أن تكون كافية لتشغيل أو إعادة شحن أجهزة لاسلكية صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية مثل المستشعرات عن بعد ، والتي تنتشر في العديد من المجالات. يتم تطوير هذه التقنية الجديدة لإزالة الحاجة إلى استبدال البطارية أو شحن هذه الأجهزة اللاسلكية ، مما يسمح لها بالعمل بشكل مستقل تمامًا.