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绝磁材料
有什么材料可以隔绝磁性呢。
将一块磁铁用金属盒子罩起来,即磁屏蔽。
磁屏蔽
磁屏蔽理论和实践
1
引言
在低
频(
DC
到
100KHz
)磁屏蔽中,设计低成本屏蔽体的最关键因素是对磁屏蔽的透彻理解。其目
的
是要达到减少所规定的磁场,
这样
使其对所屏蔽的器件或系统不形成威胁。一旦这一目标被确定,就应考虑会影响到屏蔽体的低
成本设计的一些基本设计因素。这些包括:
材料的选择、主要设计参数和加工工艺。
2
材料的选择
对于屏蔽体来说,
所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。
在设计屏蔽体时有一点是重要的,
就是要深入了解普通使用的不同屏蔽
合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选
择合适的材料,去满足目标要求。
磁屏蔽材料要根据各自的特性进行选择,特别是磁导率和磁饱和性能。由于在变更低频磁场方向的
效能,所以高磁导率材料(比如含
80
%的镍合金
Mumetal,
这是一种高磁导率铁
镍合金)是经常使用的屏蔽材料。这些合金可满足
MIL
-
p>
N
-
14411C
部分
1
和
ASTM A
753
-
9
7
样式
4
的要求。其可得到的相对较薄
的厚度为
0.002
到
0.125
p>
英寸,并极易被有经验的屏
蔽加工者加工出来。
在需要于极小空间内降低磁场时,典型上使用这些合金
。在需要提供比要求更高屏蔽时,或是磁场
强度(在较高场强时更为典型)需要具
有更高饱和值材料时,这些材料常被选中。
在屏蔽目标仅需要稍微减少场强时(减少
1
~
1
/
4
),或是当场强足以使高磁导率屏蔽体饱和时,
超低碳钢(<
/p>
ULCS
)可能是最佳的
选择。这些较低成本材料的碳含量典型小于
< br>0.01
%;与其它钢相比,其有较高的磁导率和极优的饱
和性能。这些材料具有较小的柔韧性,并比
硅钢较容易制造,这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件。
ULCS
可与高磁导率材料一起使用,以为需要高
饱和保护和高衰减等级建立最佳的屏蔽体。
对于低温用的屏蔽体,
Cryoperm
10
(为德国
Vaccumschmelze GmbHg
p>
公司的注册商标)为一种
最佳选择。与
Mu
metal
一样,
Cryoperm
10
也是一种高磁导率镍铁合金,它是经特殊加工而成的,以提
供在降低温度时磁导率增加。标准的
屏蔽合金(比如
Mumet
al
)在低温时就
失去了其大部分磁导率。但是
Cryoperm10
可
在
77.3
到
4.2°
K
时的磁导率却增加
10
倍。
表
1
示出
了最常用的屏蔽材料的磁导率
饱和值的比
较。
饱和磁导率材料(高斯)
μ
(最大)
μ
(
40
)<
/p>
Amum
etal
(
80%
镍)
8
,
000
400
,
00
60
,
000
Amunickel
(
48%
镍)
15
,
000
150
,
000
12
,
000
Cryoperm10
9
,
000
250
,
000
65
,
000
超低碳钢
22
,
000
4
,
000
1
,
000
表
1
由于
材料的成本占屏蔽体价格的一半,
所以使用较薄的尺寸能满足所要求的屏蔽特性和结构性
能是最好了。厚度为
0.002
到
p>
0.010
英寸的箔材是最低成本的选择。这些箔材能以同等的化学
组分
和性能特性获得,并可作为标准的以镍为基础的和
ULCS
材料。
设
计低成本屏蔽体的最重要的一步,就是对这些典型屏蔽材料特性及其对屏蔽性能影响的了解。一
< br>旦合适的材料被选中,其重点要集中于基本的设计考虑,以使其不但性能最佳,而且对成本的影响
最小。
3
设计考虑
大部分屏蔽体用的公式和模型的开发是基于圆形或无限长的圆柱体几何形状的。在实际应用中,所
给定屏蔽体的实践形状由器件结构和屏蔽体自身的可利用空间所决定。在设计一屏蔽体时,要了解
的重要的结构是,要使磁力线旋转
90°
是困
难的。但是,圆形屏蔽体,比如要改变圆柱体或是具有
圆形角的盒体的磁力线的方向要比
具有方形角的屏蔽体容易一些。类似地,对于包容已进入屏蔽材
料的磁力线并改变其方向
,圆角要比尖角好一些。保持可提供低磁阻路径的屏蔽体形状简单或磁场
运动的
“
最低磁阻路径
”
是很
重要的。
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
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