[发明专利]抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构及其优化方法

权利要求书

1.一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构，其特征在于，包括发射线圈、接收线圈和无源混合屏蔽结构，所述无源混合屏蔽结构包括水平金属板，所述接收线圈安装于水平金属板内，所述水平金属板四周的垂直面上均连接有带状金属板，水平金属板内安装有回形金属板，所述回形金属板由内圈金属板和套设于内圈金属板外围的外圈金属板组成，回形金属板靠近水平金属板的其中一个垂直面，且平行于垂直面设置，回形金属板的下端部分伸出水平金属板，回形金属板内安装有矩形屏蔽线圈，所述发射线圈下方和接收线圈上方均设置有条状磁芯。

2.根据权利要求1所述的抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构，其特征在于，所述条状磁芯为锰-锌铁氧体磁芯，所述发射线圈和接收线圈处分别设置有至少一根条状磁芯，条状磁芯呈辐射状设置于发射线圈下方和接收线圈上方。

3.根据权利要求1所述的抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构，其特征在于，所述矩形屏蔽线圈中串联连接有调整电容，矩形屏蔽线圈由至少一匝利兹线绕制组成。

4.一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建由金属导体和屏蔽线圈组合的无源混合屏蔽结构；

步骤2：分析无源混合屏蔽结构参数对屏蔽效果的影响，确定待优化参数；

步骤3：综合系统工作性能，构建无源混合屏蔽结构参数优化模型，系统工作性能包括传输效率、屏蔽效能；

步骤4：求解步骤3的参数优化模型，获得无源混合屏蔽结构的最优参数。

5.根据权利要求4所述的一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：将水平金属板放置于接收线圈上方；

步骤1.2：将利兹线及其串联电容C组成矩形屏蔽线圈，串联电容C用于改变矩形屏蔽线圈的等效阻抗；

步骤1.3：将矩形屏蔽线圈放置于回形金属板腔体内部，再将回形金属板放置于步骤1.1所述水平金属板下方。

6.根据权利要求4所述的一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：选取用于衡量漏磁场强度的P个目标面；

步骤2.2：在每一个目标面上选择N个目标点，并将所选目标面上的平均磁场密度作为衡量该面磁场环境的参考指标；

步骤2.3：改变无源混合屏蔽结构参数，分别计算所选目标面上的磁场密度，确定对无源混合屏蔽结构屏蔽效能存在影响的待优化参数，无源混合屏蔽结构参数包括金属导体尺寸、矩形屏蔽线圈匝数、等效电感和空间位置。

7.根据权利要求4所述的一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：将无源混合屏蔽结构给原系统带来的影响值作为约束条件，所述约束条件包括增加的重量和成本、引起的传输效率下降量；

步骤3.2：计算所选目标面上目标点的磁场密度，并将所选目标面上目标点的平均磁场密度作为优化目标，通过优化使该值最小；

步骤3.3：基于步骤3.1和3.2的约束条件及优化目标，P为所选目标面的个数，N为目标面上所选目标点个数，用B_ijx,B_ijy和B_ijz表示目标点x,y,z方向的磁场密度，约束条件方面，用W，C，η表示系统重量、成本、传输效率，并用下标sh和0代表带无源混合屏蔽结构和不带屏蔽结构的系统，α，β，δ是大于0的常数，根据实际应用场景，进行取值，其无源混合屏蔽结构参数优化模型如下：

s.t.W_sh-W₀≤α·W₀

C_sh-C₀≤β·C₀

η₀-η_sh≤δ·η₀。

8.根据权利要求7所述的一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：基于所设置的约束条件，求解步骤3.3所述的无源混合屏蔽结构参数优化模型；

步骤4.2：选取最优的无源混合屏蔽结构参数，确定水平金属板尺寸、矩形屏蔽线圈匝数、等效电感和空间位置。