作為一種新的充電方式,無線電力傳輸已引起全世界的關(guān)注。基于無線電力傳輸技術(shù)的電動汽車具有安全、防水、防塵、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),即使在寒冷潮濕的環(huán)境下也能確保安全充電。感應(yīng)電能傳輸(IPT)是使用廣泛的無線電力傳輸方法之一,并且在許多應(yīng)用中具有日益增長的需求,例如許多醫(yī)療植入物、消費(fèi)電子充電器。與插入式充電相比,EV無線充電具有幾個特點(diǎn)。
在無線充電系統(tǒng)中,電能通過帶有氣隙的磁耦合器傳輸,氣隙的距離取決于應(yīng)用。對于EV無線充電,接收線圈墊通常固定在汽車底盤中,而傳輸線圈墊在地面上。因此氣隙的垂直距離可以是100-400 mm。另一方面,EV充電的輸出功率應(yīng)為幾千瓦,具體取決于EV類型。為實(shí)現(xiàn)這種高輸出功率,無線EV充電工作頻率要很高。由于磁耦合器之間的氣隙,與傳統(tǒng)變壓器相比,其磁場耦合減小且磁漏大大增加,而這可能導(dǎo)致線圈墊周圍的磁通密度超過人的安全極限。
為了減少無線充電耦合器在非工作區(qū)域的工作電磁干擾,在設(shè)計磁耦合器時必須考慮磁屏蔽。實(shí)際上,磁屏蔽通?梢酝ㄟ^添加高導(dǎo)磁率材料或高導(dǎo)電率材料來實(shí)現(xiàn)。對于高磁導(dǎo)率材料,由于其高磁導(dǎo)率,其磁阻比周圍的空氣介質(zhì)低得多,這將迫使大部分磁力線穿過高磁導(dǎo)率材料而不是周圍空氣。對于高導(dǎo)電材料,由于電磁感應(yīng)效應(yīng),材料中的渦流可以產(chǎn)生反向磁場,實(shí)現(xiàn)磁屏蔽。
本文研究了兩種屏蔽材料的特性,并利用有限元分析為電動汽車充電耦合器設(shè)計了有效的磁屏蔽。在第二部分中,對單種材料屏蔽耦合器進(jìn)行了研究和比較,探討了兩種材料的特性。在第四部分中,設(shè)計并研究了由高導(dǎo)磁率材料和高導(dǎo)電率材料組成的組合屏蔽。