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无线电动汽车充电耦合器磁屏蔽设计的有限元分析

2018-12-04 10:02:50 来源:电子变压器与电感网

感应电能传输(IPT)是一种实用且优选的电动车(EV)无线充电方法,它被证明是安全、方便和可靠的。由于磁耦合器之间存在气隙,因此与传统变压器相比,其磁场耦合减小并且磁漏大大增加,这可能导致耦合器周围的磁通密度超过人的安全极限。

作为一种新的充电方式,无线电力传输已引起全世界的关注。基于无线电力传输技术的电动汽车具有安全、防水、防尘、易维护等优点,即使在寒冷潮湿的环境下也能确保安全充电。感应电能传输(IPT)是使用最广泛的无线电力传输方法之一,并且在许多应用中具有日益增长的需求,例如许多医疗植入物、消费电子充电器。与插入式充电相比,EV无线充电具有几个特点。
无线充电系统中,电能通过带有气隙的磁耦合器传输,气隙的距离取决于应用。对于EV无线充电,接收线圈垫通常固定在汽车底盘中,而传输线圈垫在地面上。因此气隙的垂直距离可以是100-400 mm。另一方面,EV充电的输出功率应为几千瓦,具体取决于EV类型。为实现这种高输出功率,无线EV充电工作频率要很高。由于磁耦合器之间的气隙,与传统变压器相比,其磁场耦合减小且磁漏大大增加,而这可能导致线圈垫周围的磁通密度超过人的安全极限。
为了减少无线充电耦合器在非工作区域的工作电磁干扰,在设计磁耦合器时必须考虑磁屏蔽。实际上,磁屏蔽通常可以通过添加高导磁率材料或高导电率材料来实现。对于高磁导率材料,由于其高磁导率,其磁阻比周围的空气介质低得多,这将迫使大部分磁力线穿过高磁导率材料而不是周围空气。对于高导电材料,由于电磁感应效应,材料中的涡流可以产生反向磁场,实现磁屏蔽
本文研究了两种屏蔽材料的特性,并利用有限元分析电动汽车充电耦合器设计了有效的磁屏蔽。在第二部分中,对单种材料屏蔽耦合器进行了研究和比较,探讨了两种材料的特性。在第四部分中,设计并研究了由高导磁率材料和高导电率材料组成的组合屏蔽。






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