随着无线电能传输技术的发展和应用领域的扩大,人们对无线电能传输系统的电能传输效率和电磁影响提出了更高的要求。传统的单一屏蔽材料或存在屏蔽效果不好,磁力线无法全部返回,或存在会降低系统耦合系数,影响系统传输效率的问题。为使无线电能传输系统获得更好的传输性能和屏蔽效果,同时弥补单一屏蔽材料的不足,本文从多层屏蔽材料复合的角度出发,以感应耦合式无线电能传输系统(ICPT系统)为例,进行复合磁材结构用于无线电能传输系统的研究。首先,分析了无线电能传输系统的分类、ICPT系统、电磁屏蔽及其屏蔽材料等,比较了ICPT系统的建模方法,并利用互感等效模型对PS补偿的ICPT系统进行建模,推导出系统的输出功率、传输效率等的表达式,从理论分析和等效模型计算两方面说明对ICPT系统进行电磁屏蔽的必要性。其次,以某一实际系统为研究对象,基于有限元的方法,建立系统的三维磁场-电路耦合仿真模型,对建模思路、建模步骤和仿真流程进行详细描述。为了验证模型是否准确,利用模型对系统不带屏蔽时的运行状况进行分析,仿真和实验的电感参数及流经收发线圈的电流基本一致,验证了模型的正确性。最后,利用所建模型,对系统的单层或多层复合磁材的屏蔽结构展开研究。根据ICPT系统的特点,选取常用的铁氧体为屏蔽材料,对单层铁氧体屏蔽进行仿真分析,通过对比某些位置的磁感应强度、屏蔽效能、收发线圈间互感等电气量,发现铁氧体屏蔽可以增大工作区磁场和收发线圈间互感,但屏蔽效果较为一般。针对铁氧体的屏蔽效能不足,仿真分析铝板屏蔽的特点,发现铁氧体、铝板两种屏蔽材料性能互补,优化形成了铁氧体+铝板双层屏蔽结构。该结构虽然保留了铁氧体和铝板的优势,但仍存在边缘效应较大、耦合系数降低等不足。为此对双层屏蔽进一步优化,考虑纳米晶优异的磁参数,最终加入纳米晶形成了性能较为优秀的铁氧体+纳米晶+铝箔复合的三层屏蔽结构,该结构屏蔽效果好、屏蔽的边缘效应较小,同时使收发线圈之间具有较大的互感和耦合系数,有利于系统无线电能的传输。研究过程利用搭建的模拟实验平台对部分仿真结果进行了实验对比,说明了分析的正确性。文章以常用的屏蔽材料为基础构造复合磁材屏蔽结构,保证了屏蔽效果,提升了系统性能,同时一定程度的降低了屏蔽体的重量和成本,达到了较满意的效果,证明了此屏蔽结构的正确性。对实际无线电能传输系统的屏蔽设计具有一定的借鉴意义和推广应用价值。