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磁屏蔽 |
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科技名詞定義 中文名稱：磁屏蔽 英文名稱：magnetic shield 定義：為減少齒部和壓板(壓圈)上漏磁通集中現象，以降低齒壓板和邊端鐵心的溫度，在鐵心外側和鐵心壓板之間設有的階梯形的錐形疊片鐵心。用來吸收漏磁通的磁分路。應用學科： 電力（一級學科）；汽輪發電機（二級學科） 以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公佈 把磁導率不同的兩種介質放到磁場中，在它們的交界面上磁場要發生突變，這時磁感應強度B的大小和方向都要發生變化，也就是說，引起了磁感線的折射。 描述 例如，當磁感線從空氣進入鐵時，磁感線對法線的偏離很大，因此有強烈地匯聚作用。如右圖，是磁屏蔽示意圖。圖中A為一磁導率很大的軟磁材料（如坡莫合金或鐵鋁合金）做成的罩，放在外磁場中。由於罩殼磁導率μ比空氣導磁率μ大得多，所以絕大部分磁場線從罩殼的壁內通過，而罩殼內的空腔中，磁感線是很少的。這就達到了磁屏蔽的目的。為了防止外界磁場的干擾，常在示波管、顯像管中電子束聚焦部分的外部加上磁屏蔽罩，就可以起到磁屏蔽的作用。 電子設備中，有些部件需要防止外界磁場的干擾。為解決這種問題，就要用鐵磁性材料製成一個罩子，把需防干擾的部件罩在裡面，使它和外界磁場隔離，也可以把那些輻射干擾磁場的部件罩起來，使它不能干擾別的部件。這種方法稱為磁屏蔽，如右圖所示。 由於用鐵製的屏蔽外殼磁阻很小，它就為外界干擾磁場提供了通暢的磁路，使磁力線都通過鐵殼短路而不再影響被屏蔽在裡面的部件。 這種現像也可以用下例說明，如圖所示，把一塊軟鐵放入磁場中，這塊軟鐵由於被磁化而產生了磁場，其方向如右下圖所示，在這塊軟鐵的內部，外磁場和被磁化的軟鐵所產生新磁場方向一致，而在鐵塊外部，兩個磁場方向相反，相互抵消，結果就使磁力線的分佈變成如圖（b）的樣子。 屏蔽鐵殼就是利用這種現象，把磁力線都吸引到鐵殼中來，保護了罩內設備不受外界磁場的干擾，或者是防止了罩內的輻射磁場的部件去干擾罩外部件。 在實踐中，要達到完全的屏蔽是極不容易的。總有一些磁場要漏進屏蔽罩內或者跑出屏蔽罩外。要達到好的屏蔽效果，必須選用導磁係數高的材料，如坡莫合金，矽鋼片等，而且不要太薄，屏蔽罩的結構設計，接縫要盡量少，在製作時接縫處要緊密，盡量減少氣隙。總之屏蔽罩的磁阻越小屏蔽效果越好。如果在低頻交變磁場中，需要進行屏蔽時，例如電源變壓器需要屏蔽時，都是按以上磁屏蔽的原則處理的。屏蔽要求較高時，還可以採用多層屏蔽。 但在高頻交變磁場中，屏蔽原理就完全是另一種概念。這時是利用渦流現象，以導電材料製成屏蔽罩。在高頻干擾磁場中，屏蔽罩中會產生渦流。由於渦流產生的磁場有抵消外磁場的作用，當外磁場的交變頻率越高，產生的渦流現象越嚴重，從而抵消外界磁場的作用越大。所以在進行高頻屏蔽時，不必用很厚的鐵磁性材料去作屏蔽罩，而是用導電性好的銅片或鋁片來作屏蔽罩，對要求高的屏蔽罩，常是在銅殼上再鍍一層銀，提高屏蔽罩導電性能，則屏蔽效果就更好。 理論實踐 引言 在低頻（DC到100KHz）磁屏蔽中，設計低成本屏蔽體的最關鍵因素是對磁屏蔽的透徹理解。其目的是要達到減少所規定的磁場，這樣使其對所屏蔽的器件或系統不形成威脅。一旦這一目標被確定，就應考慮會影響到屏蔽體的低成本設計的一些基本設計因素。這些包括：材料的選擇、主要設計參數和加工工藝。 材料選擇 對於屏蔽體來說，所選擇的材料的類型對其性能和成本影響極大。在設計屏蔽體時有一點是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。對這些不同性能的理解就可使你選擇合適的材料，去滿足目標要求。磁屏蔽材料要根據各自的特性進行選擇，特別是磁導率和磁飽和性能。由於在變更低頻磁場方向的效能，所以高磁導率材料（比如含80%的鎳合金Mumetal,這是一種高磁導率鐵鎳合金）是經常使用的屏蔽材料。這些合金可滿足MIL－N－14411C部分1和ASTMA753－97樣式4的要求。其可得到的相對較薄的厚度為0.002到0.125英寸，並極易被有經驗的屏蔽加工者加工出來。在需要於極小空間內降低磁場時，典型上使用這些合金。在需要提供比要求更高屏蔽時，或是磁場強度（在較高場強時更為典型）需要具有更高飽和值材料時，這些材料常被選中。在屏蔽目標僅需要稍微減少場強時（減少1∼1/4），或是當場強足以使高磁導率屏蔽體飽和時，超低碳鋼（ULCS）可能是最佳的選擇。這些較低成本材料的碳含量典型小於0.01%；與其它鋼相比，其有較高的磁導率和極優的飽和性能。這些材料具有較小的柔韌性，並比矽鋼較容易製造，這就允許在大面積屏蔽項目中容易安裝和以同樣的方式加工出小型組件。 ULCS可與高磁導率材料一起使用，以為需要高飽和保護和高衰減等級建立最佳的屏蔽體。對於低溫用的屏蔽體，Cryoperm10（為德國Vaccumschmelze GmbH公司的註冊商標）為一種最佳選擇。與Mumetal一樣，Cryoperm10也是一種高磁導率鎳鐵合金，它是經特殊加工而成的，以提供在降低溫度時磁導率增加。標準的屏蔽合金（比如Mumetal）在低溫時就失去了其大部分磁導率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K時的磁導率卻增加10倍。表1示出了最常用的屏蔽材料的磁導率飽和值的比較。飽和磁導率材料（高斯） μ（最大） μ（40） Amumetal（80%鎳） 8，000 400，00 60，000 Amunickel（48%鎳） 15，000 150，000 12，000 Cryoperm10 |
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