《表2 各种电磁屏蔽技术优缺点对比》

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《全方向无线电能传输技术研究进展》

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铁磁材料屏蔽是利用铁氧体、硅钢片、坡莫合金等高磁导率材料为磁通提供一个低磁阻传输通道来屏蔽泄露的磁场。导电金属材料屏蔽作为一种有效的射频屏蔽手段，在射频应用中得到了广泛的应用，其通常是利用铝、铜、银等高电导率的良导体材料在高频交变的磁场下产生涡流，进而在空间中产生与泄露磁场反向的磁场来达到屏蔽效果。屏蔽线圈技术是利用屏蔽线圈产生的反向磁场来抵消源磁场，从而达到磁场屏蔽的效果。意大利拉奎拉大学电磁兼容实验室和KAIST的研究学者采用电路和准静态电磁耦合理论并利用Maxwell仿真软件对WPT系统不同的屏蔽技术进行了深入的分析与研究[59，66-67]，指出采用高电导率的良导体可以用来降低电磁干扰，方案设计简单且易于制作，但其会在良导体表面产生涡流影响系统的耦合性能和传输效率，同时由于发射线圈和接收线圈的分离特性而无法实现完全的屏蔽。在WPT系统里使用铁磁材料屏蔽，可以增强电磁耦合结构的耦合性能，提高耦合线圈自感和互感，可以集成在电磁耦合结构的设计当中，但也大大增加了系统的体积、重量和成本。屏蔽线圈技术设计灵活，可分为无源屏蔽和有源屏蔽。文献[68]提出一种适用于笔记本电脑等便携电子产品应用领域的有效无源屏蔽线圈设计方案，通过在平面PCB发射和接收线圈上合理设计屏蔽线圈，在几乎不影响系统传输效率的情况下，减少了83.6%的泄露磁场。有源屏蔽是在电磁耦合结构的附近放置屏蔽线圈，并通过外加电源调节线圈上的电流产生反向磁场抵消漏磁，但屏蔽线圈和外加电源的引入，降低了系统的效率和系统设计的复杂度。为克服有源屏蔽线圈导致系统功率的下降，2014年，KAIST提出采用LC谐振线圈屏蔽方案，在不增加额外电源和不消耗额外功率的情况下，通过调节外加谐振电容的大小改变LC谐振线圈的阻抗使谐振线圈产生的反向磁场有效地抵消了漏磁[69]。单一屏蔽技术并不能实现完美的屏蔽效果，KAIST将导电金属材料屏蔽与LC谐振屏蔽技术结合使用，实现了良好的电磁屏蔽[70]。意大利拉奎拉大学在考虑铁磁材料和导电屏蔽体存在的情况下，提出一种通过优化线圈的配置方案使WPT传输性能达到最大，并使周围环境的磁场最小[71]。日本大阪工业大学研究人员将铁磁材料屏蔽和导电材料结合起来使用有效地减小了WPT系统的漏磁，减小了WPT系统对周围电力电子器件的影响[72]。除了上述电磁屏蔽技术外，还可以采用电磁超材料对泄露磁场进行屏蔽，电磁超材料是一类可以实现倏逝波放大和磁场聚焦的人造复合材料，负磁超材料对磁场具有超强的调控能力，可以用来汇聚或屏蔽磁场[73]。表2对各种屏蔽技术的优缺点进行了总结。