无线充电因其无接触火花、可适应恶劣天气、设备磨损率低等优点,适用于电动汽车、自动化机器设备、无人化导引车等应用场景,受到了来自世界各地的学者的关注。随着对无线电能传输研究的深入,人们对无线电能传输系统的传输效率和电磁辐射的安全问题提出了更高的要求。磁耦合器在无线电能传输系统的能量传递过程中起到关键的作用,因此需要对磁耦合器进行优化设计。本文在论述了铁氧体单层屏蔽磁耦合器和铁氧体与铝板组成的双层屏蔽结构磁耦合器的基础上提出了一种由铁氧体、纳米晶、铝箔组成的复合屏蔽结构磁耦合器,并对其场域模型、漏磁场特性、传输性能、主电路设计等关键技术进行了理论分析及仿真研究,最后通过实验验证,获得了有价值的结论。首先,本文分析了无线电能传输系统的基本原理,对PS补偿的ICPT系统进行建模;分析了电磁屏蔽的原理及屏蔽材料的应用;采用JMAG有限元仿真研究了平面螺旋式线圈的磁场分布,建立磁路模型,推导耦合系数表达式;分析了高导电率材料的屏蔽原理,建立了加入铝板之后不对称无线电能传输系统的等效电路模型图,推导了铝板屏蔽对无线充电系统的影响公式,为复合屏蔽结构设计提供了理论基础。其次,本文以PS补偿的ICPT系统为研究对象,建立了铁氧体单层屏蔽结构有限元仿模型,分析了铁氧体单层屏蔽结构磁耦合器周围磁场的特点,针对单层屏蔽结构在屏蔽效果上的不足研究了铁氧体加铝板的双层屏蔽结构,双层屏蔽结构结合了软磁材料和高导电率材料的优点,将磁耦合器周围磁通密度降到了安全标准以下,但是由于铝板的存在导致耦合系数降低,系统效率降低;考虑以上屏蔽结构的优点与不足提出了一种由铁氧体、纳米晶、铝箔构成的复合屏蔽结构,对其建立了场域模型,为其磁场分析提供了理论基础,将三种屏蔽结构进行对比分析,分析结果表明复合屏蔽结构的磁耦合器的屏蔽效果更好,线圈间的耦合作用强于双层屏蔽结构,并且它的重量更轻、成本更低、更加灵活。最后,将复合结构磁耦合器应用于电磁炉-果蔬机两用机的无线充电系统中,通过了Saber电路仿真和实验设计,验证了复合屏蔽结构磁耦合器与单层、双层屏蔽磁耦合器的线圈参数,证明了仿真结果的正确性,最后对复合屏蔽结构磁耦合器进行了实验上电验证,实验结果证明了复合屏蔽结构设计的正确性和实用性。