蒙金雪， 张玉旺， 郭彦杰， 王丽芳

(1. 中国科学院电工研究所， 北京 100190； 2. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室， 北京 100190； 3. 中国科学院大学， 北京 100049)

1 引言

近年来，随着无线充电(Wireless Power Transfer, WPT)技术的快速发展[1,2]，WPT系统广泛应用于电动汽车、医学设备和电子设备。WPT系统通过磁场耦合将能量从一个线圈传输到另一个线圈，以给电动汽车充电[3,4]。WPT系统可以有效减少系统内部的电气接触，便于在潮湿的地方使用。此外，移动式无线充电技术可以实现电动汽车在行驶过程中充电，增加驾驶里程[5,6]。然而，在无线充电过程中，由WPT系统泄露到空气中的磁场在一定程度上会对生物体产生生理影响、干扰电子设备的正常运行[7,8]。美国汽车工程师协会(SAE)将电动汽车无线充电的频带确立在85 kHz，我国也出台了与电磁安全相关的法规和标准。我国在电磁安全限制上的要求严于国际标准，并且将逐步加强对电磁环境安全的监管和要求。因此，WPT系统在充电过程中的磁场安全性研究是一项十分关键的课题。

为解决磁场泄露问题，国内外研究团队主要提出了四种类型方案：①磁屏蔽法。文献[9-12]在无线充电系统周围放置了铁氧体，使得系统的主要磁路沿着铁氧体方向，有效降低了外围空间的磁场强度。然而，随着铁氧体材料的增加，整个系统的重量和成本大幅升高。②导电屏蔽法。文献[13,14]通过在无线充电系统周围放置水平或垂直接地金属屏蔽板，可以有效屏蔽系统周围的磁通量泄露。然而，在一些应用中，金属材料安装在车体内部，充电过程中需要向下移动金属材料至地面以阻碍气隙中的磁场向外扩散[15]，上下移动过程中增加了与周围设备的摩擦。……