[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

说明书

本发明公开了一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构及其优化方法，属于电磁屏蔽技术领域，解决了现有无线供电系统因其松耦合特性导致泄漏磁场的问题，本发明包括如下步骤：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。本发明解决了单纯依靠屏蔽线圈作为屏蔽结构造成的部分区域磁场增强问题，提升了线圈正对情况下无线供电系统的电磁屏蔽效果，且在偏移情况下依然有良好屏蔽效果。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构及其优化方法。

背景技术

近年来，化石燃料的大量使用给部分地区和国家的环境带来了严峻的挑战，电动汽车以其对环境友好的特点，得到广泛的关注，而无线供电技术作为提升电动汽车充电灵活性和便利性的有效解决方案，也得到了越来越多的研究。

目前电动汽车谐振式无线供电系统的构成及其工作过程为：先将单相工频交流电整流为直流电，再逆变为高频交流电，并作为激励，作用于一次侧线圈，用于产生高频磁场，由法拉第电磁感应原理可知，处于谐振状态的二次侧线圈能感应出电压和电流，再经过整流，滤波后可给电动汽车电池进行充电，进而实现电能的非接触传输；然而由于系统处于松耦合状态，不可避免会对外泄漏磁场，给人体安全带来严重威胁。

为了抑制无线供电系统泄漏磁场，根据是否使用额外电源，屏蔽方式通常分为有源屏蔽和无源屏蔽；有源屏蔽依靠外部电源产生具有抵消作用的磁场，达到抑制漏磁场的目的，但额外电源占用空间，对原系统有较大影响，且在线圈未对准的情况下，屏蔽效果较差；而无源屏蔽侧通过添加高磁导率、高电导率、美特等材料，或LC线圈来抑制泄漏磁场。由于能量守恒定律，若只采用LC线圈抑制泄漏磁场，会出现空间部分区域磁场削弱，部分区域磁场增强的情况，屏蔽效果和屏蔽范围依然不佳。因此需要一种屏蔽效果好，屏蔽范围广，在偏移情况下依然有良好屏蔽效果的无源屏蔽结构。

发明内容

本发明的目的在于：

为解决现有无线供电系统因其松耦合特性导致泄漏磁场的问题，提供一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构及其优化方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构，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连接有条状磁芯。

进一步地，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Nx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，其中Nx为大于零的自然数。

进一步地，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Nc匝利兹线绕制组成，其中Nc为大于零的自然数。

一种抑制无线供电系统漏磁场的混合屏蔽结构优化方法，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。