一种适用于船舶无线充电系统的自适应伞形耦合器，具有低泄漏磁场特性

《IEEE Transactions on Transportation Electrification》：An Adaptive-Umbrella-Shaped Coupler With Low Leakage Magnetic Field for Ship Wireless Charging Systems

船舶无线能量传输系统因船体摆动导致磁耦合器多方向偏移，需强化磁屏蔽。本文提出自适应伞形磁耦合器（AUS），采用软磁芯变形补偿偏移，维持低漏磁。实验平台验证显示，对齐时效率达96.15%，28cm外最大漏磁4.77T rms，远低于ICNIRP安全限值27T rms。

　　

摘要：

船舶无线电力传输（SWPT）技术为传统的插电式岸电系统提供了一种更安全的替代方案，后者依赖于暴露的导体。然而，由于船舶摇晃引起的动态和多方向错位，高功率SWPT系统需要为安装在船体上的耦合器提供坚固的磁屏蔽。本文提出了一种新型的自适应伞形（AUS）磁耦合器，该耦合器具有软磁芯，能够在错位时发生变形。即使在多方向错位的情况下，该耦合器也能保持较低的磁通泄漏。为了分析受错位影响的动态、紧密耦合的结构，建立了一个磁通泄漏的分析模型。详细阐述了AUS磁耦合器的设计和优化过程，并开发了一个10千瓦的SWPT实验平台进行验证。当耦合器对齐时，SWPT系统的直流效率达到了96.15%。实验结果表明，即使在最恶劣的错位情况下，这种新型磁耦合器也能将磁通泄漏降低到距离线圈中心28厘米处时低于4.77 μT均方根（rms）的水平。即使在耦合器附近，这一数值也显著低于国际电磁兼容性委员会（ICNIRP）规定的27 μT rms的限值。

引言

随着电池技术的进步和对碳排放的严格控制[1]，对更高功率和效率的船对岸电力供应的需求日益增加。感应式电力传输（IPT）技术消除了对暴露导体的需求，可以有效解决传统电缆连接岸电系统通常存在的连接效率低和安全性差的问题，这些问题往往导致系统的耐用性和灵活性受限[2]。船舶无线电力传输（SWPT）已被广泛认为是潮湿和盐碱港口环境中船对岸电力供应的有效解决方案[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。