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磁屏蔽理论和实践

2010-04-171950

  屏蔽体的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性极大。屏蔽体的有效半径越小,其整体性能就越好。但是,设计屏蔽体的目的是使其包络试图屏蔽的组件和空间,并应该靠得很近。由于材料占屏蔽体设计的大部分成本,因此较小屏蔽体就可以在较低成本下获得较优的性能。

  每当有可能,屏蔽体应与所有壁靠近,以避免场泄漏。这种结构(即使是矩形)也是最接近于圆形的,它可以建立一个半闭合的磁路。另外,全部箱体可在所有轴上获得屏蔽特性,这样就可以保证最好的屏蔽性能。当特殊的性能和进出口需要时,可移动的盖板、罩和门均可组合到屏蔽体设计中去。

  在利用盖板、罩和门时或使用两块或多块板构建屏蔽体时,在多块板间保持磁连续性和电接触是很重要的。可通过机械式(利用磨擦组件)或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接,使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进,这样可以提高屏蔽效能。在交流场,保持磁连续性就允许较高的感应电流屏蔽,在直流场,对于适当的磁力线分路,连续性也是重要的。

  如果你不能靠近屏蔽体的一端或两端,要特别注意开端的长一直径比。屏蔽体的这种长—直径比至少应为4:1,以避免“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围。经验法则是,屏蔽体需要延伸到器件的外部,这样可以用与开孔半径相等部分进行保护。由于增加了屏蔽体的长度同时保持直径不变,就可以用无限长圆柱体模型进行近似。当圆柱型或矩形屏蔽体需要大的开孔时,垂直于屏蔽体壁的的管可用于由于开孔而引起屏蔽体的磁场强度的减少。管的长度应正比于所屏蔽的开孔的直径。

  在设计过程早期就应考虑这些问题,可使这些主要设计参数对屏蔽体的成本影响较小。但是,这些因素要比材料本身对屏蔽体性能的影响要大。这样,在设计屏蔽体时,最先保证这些基本参数通常是需要的。 


 
4 生产技术

  一种好的屏蔽体设计要涉及到加工过程,其可提供所需要的结构和特性。在过去,大部分磁屏蔽体是用标准的精密片状金属加工技术通过剪切、穿孔、成型和焊接加工出来的。现在,利用先进的激光切割系统,个别部件的剪切和计算机化的数字控制冲孔都由一步激光切割技术所代替。主要的屏蔽元件的一步加工技术可使加工时间更快和降低加工成本,而无须高成本的加工方法。特别是对于型材和特殊设备(比如专用切割和系列化),这种过程可为屏蔽设计者提供更大的灵活性。

  利用母材并使用缝隙和连接点的氩弧焊或叠层缝隙的点焊,就可以组装多个屏蔽元件。氩弧焊可使组装的屏蔽体得到最佳化的磁连续性,它可用于使用高屏蔽性能方面。对于大部分应用,与氩弧焊相比,法兰和叠层连接的点焊可获得更高级的磁连续性。

  为使典型的屏蔽合金(如Mumetal)达到最佳性能,还要进行特殊的被称为氢退火的热处理循环。一旦所有加工过程完成,就可以进行退火过程。但在退火以后,对屏蔽体进行冲击和振动试验,将降低材料的性能。严格遵守所规定的退火周期,不但能保证获得最佳磁屏蔽性能,而且还可以将未退火材料的磁导率平均提高40倍。

5 结论

  对所规定的屏蔽任务的了解有助于最好的材料、结构和加工艺的选择。这种评价可在最佳成本下保持最好的屏蔽性能。

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