CN114334348A - 一种屏蔽封闭体退磁结构及方法 - Google Patents

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潘东华
陈奕陶
王矜婷
林生鑫
靳崇渝
李立毅
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/006—Methods and devices for demagnetising of magnetic bodies, e.g. workpieces, sheet material

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Abstract

本发明公开了一种屏蔽封闭体退磁结构及方法，属于退磁领域。屏蔽封闭体退磁方法包括以下步骤：S100、将所述退磁线圈中的X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上；S200、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈同时通电，使得所述退磁线圈构建的磁场形成三维交替式流通，并一步完成退磁。本发明可使得退磁在一步内完成并一次性对X、Y、Z三轴进行，不仅解决退磁过程中局部软磁材料充磁的问题，还可以提高退磁效率。

Description

一种屏蔽封闭体退磁结构及方法
技术领域
本发明涉及一种屏蔽封闭体退磁结构及方法，属于退磁领域。
背景技术
目前，大型磁屏蔽体可对环境中的地磁场、人为磁场等磁场进行屏蔽，实现其内部磁场变得更加微弱，甚至接近无磁状态。但由于所用导磁材料为软磁材料，长时间放置在磁场环境下，会慢慢被磁化，导致其内部磁场越来越大，因此，其屏蔽效果愈来愈差。目前，磁屏蔽体结构以6面体为主，采用的退磁方法为I型、Z型及L型，分别是单轴、双轴及三轴退磁，其中，双轴和三轴退磁方法中，两轴或多轴同时退磁时的电流为同相位，从现有的退磁效果来看，由于磁场同相位的原因，同时退磁的轴向越多效果越差。但若不进行三轴同时退磁会导致结束的最后一轮次的退磁过程，总是会有一个或二个轴向的屏蔽材料未进行退磁，反而构成了一定程度上的充磁作用。此外，现有方法在退磁过程中，需要分三步甚至三步以上，如：进行X轴-Y轴-Z轴-X轴四步退磁，退磁效率较低。
发明内容
本发明的目的是提出一种屏蔽封闭体退磁结构及方法，使得退磁在一步内完成并一次性对X、Y、Z三轴进行，不仅解决退磁过程中局部软磁材料充磁的问题，还可以提高退磁效率。
一种屏蔽封闭体退磁结构，所述屏蔽封闭体退磁结构包括六面体屏蔽层和退磁线圈，所述退磁线圈分别以所述六面体屏蔽层的X、Y、Z三轴方向包绕所述六面体屏蔽层。
进一步的，所述退磁线圈包括X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上。
进一步的，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈均至少包括八个线圈。
一种屏蔽封闭体退磁方法，基于上述的一种屏蔽封闭体退磁结构，所述屏蔽封闭体退磁方法包括以下步骤：
S100、将所述退磁线圈中的X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上；
S200、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈同时通电，使得所述退磁线圈构建的磁场形成三维交替式流通，并一步完成退磁。
进一步的，在S200中，所述电流采用间断的正弦波、类正弦波、梯形波或类梯形波。
进一步的，在S200中，具体包括以下步骤：
S210、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈呈三相电形式同时通电；
S220、将S210中的通电方式进行幅值衰减，使通电电流从最大值随时间慢慢地衰减至零。
进一步的，在S220中，幅值衰减过程为线性幅值衰减或指数幅值衰减。
本发明的有以下有益效果：
1、可实现一步退磁，大幅提高退磁效率。
2、可实现三轴同时退磁，避免现有技术存在的各轴依次退磁，最后退磁的方向消磁效果好，但之前退磁的方向被局部充磁，导致屏蔽体内部磁场增加的弊端。
附图说明
图1为三轴退磁拆解示意图，其中，图1(a)为Z轴方向绕组绕制结构图；图1(b)为X轴方向绕组绕制结构图；图1(c)为Y轴方向绕组绕制结构图；
图2为本发明的一种屏蔽封闭体退磁结构的结构示意图；
图3为各轴向退磁的转换图；
图4为间断式正弦波电流图；
图5为磁场流通方向变换的过程图；
图6为通电幅值衰减图；
图7为磁场仿真中不同时刻磁场分布截图。
其中，1为六面体屏蔽层、2为退磁线圈、3为屏蔽层外侧电流方向，4为在屏蔽层外侧电流中电流方向下磁通在屏蔽层中的流通方向。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-2所示，本发明提出了一种屏蔽封闭体退磁结构的一实施例，所述屏蔽封闭体退磁结构包括六面体屏蔽层1和退磁线圈2，所述退磁线圈2分别以所述六面体屏蔽层1的X、Y、Z三轴方向包绕所述六面体屏蔽层1。
进一步的，所述退磁线圈2包括X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层1平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上。
进一步的，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈均至少包括八个线圈。
一种屏蔽封闭体退磁方法，基于上述的一种屏蔽封闭体退磁结构，所述屏蔽封闭体退磁方法包括以下步骤：
S100、将所述退磁线圈2中的X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层1平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上；
S200、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈同时通电，使得所述退磁线圈2构建的磁场形成三维交替式流通，并一步完成退磁。
进一步的，在S200中，所述电流采用间断的正弦波、类正弦波、梯形波或类梯形波。
进一步的，在S200中，具体包括以下步骤：
S210、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈呈三相电形式同时通电；
S220、将S210中的通电方式进行幅值衰减，使通电电流从最大值随时间慢慢地衰减至零。
进一步的，在S220中，幅值衰减过程为线性幅值衰减或指数幅值衰减。
具体的，退磁线圈2的通电方式是XYZ三轴线圈同时通电，使得三轴线圈构建的磁场形成三维交替式流通，并一步完成退磁。各轴向退磁的转换如图3所示。每个图中的磁场转换为，由双箭头的磁场方向向单箭头的磁场方向过渡，该图给出了完整的磁通流通方向变换的一个周期。可以看到，采用此方式可实现对XYZ磁通的全覆盖。
参照图4所示，以间断式正弦波电流进行举例，将图4中的XYZ轴线圈电流放置在同一张图中，对磁场流通方向变换的过程进行描述。如图5所示，图中可以看出磁场流通方向由哪个方向向哪个方向过渡。由左至右的区间分别为：由X+向Z-、由Z-向Y+、由Y+向X-、由X-向Z+、由Z+向Y-、由Y-向X+、由X+向Z-，至此完成一个磁场流通周期。
参照图6所述，将该通电方式进行幅值衰减，实现通电电流从最大值随时间慢慢的衰减值零，其衰减过程可以是线性的、指数形式的等。
以线性幅值衰减为例，Itn＝In*(1-t/ts)，其中，
Itn为某方向退磁电流，n可以为x、y、z，代表是x或y或z方向的退磁电流；
In为某方向规划电流，如图4所示；
T为某一时刻；
Ts为退磁截止时刻。
本发明还进行了仿真对退磁效果进行验证，通过comsol有限元仿真软件进行了磁场仿真建模与计算，图7是不同时刻磁场分布截图，可以看到，各面磁场分布随着时间的推进磁场在各个方向不停的转换，实现了各方向在一步退磁的过程中实现全部退磁的过程。

Claims (7)

1.一种屏蔽封闭体退磁结构，其特征在于，所述屏蔽封闭体退磁结构包括六面体屏蔽层(1)和退磁线圈(2)，所述退磁线圈(2)分别以所述六面体屏蔽层(1)的X、Y、Z三轴方向包绕所述六面体屏蔽层(1)。
2.根据权利要求1所述的一种屏蔽封闭体退磁结构，其特征在于，所述退磁线圈(2)包括X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层(1)平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上。
3.根据权利要求2所述的一种屏蔽封闭体退磁结构，其特征在于，所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈均至少包括八个线圈。
4.一种屏蔽封闭体退磁方法，基于权利要求1-3任一项所述的一种屏蔽封闭体退磁结构，其特征在于，所述屏蔽封闭体退磁方法包括以下步骤：
S100、将所述退磁线圈(2)中的X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈分别均匀绕制在所述六面体屏蔽层(1)平行于X轴的四个薄层、平行于Y轴的四个薄层和平行于Z轴的四个薄层上；
S200、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈同时通电，使得所述退磁线圈(2)构建的磁场形成三维交替式流通，并一步完成退磁。
5.根据权利要求4所述的一种屏蔽封闭体退磁方法，其特征在于，在S200中，所述电流采用间断的正弦波、类正弦波、梯形波或类梯形波。
6.根据权利要求5所述的一种屏蔽封闭体退磁方法，其特征在于，在S200中，具体包括以下步骤：
S210、所述X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈呈三相电形式同时通电；
S220、将S210中的通电方式进行幅值衰减，使通电电流从最大值随时间慢慢地衰减至零。
7.根据权利要求6所述的一种屏蔽封闭体退磁方法，其特征在于，在S220中，幅值衰减过程为线性幅值衰减或指数幅值衰减。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005003503A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Foresutekku:Kk 誘導コイルを用いた磁気遮蔽方法
CN110970191A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 哈尔滨工业大学 一种多层屏蔽装置的退磁方法
CN110993252A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 哈尔滨工业大学 分布式退磁线圈系统、屏蔽装置及退磁方法
CN112837889A (zh) * 2020-01-08 2021-05-25 中科知影(北京)科技有限公司 一种大型磁屏蔽系统及其消磁装置、消磁方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005003503A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Foresutekku:Kk 誘導コイルを用いた磁気遮蔽方法
CN110970191A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 哈尔滨工业大学 一种多层屏蔽装置的退磁方法
CN110993252A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 哈尔滨工业大学 分布式退磁线圈系统、屏蔽装置及退磁方法
CN112837889A (zh) * 2020-01-08 2021-05-25 中科知影(北京)科技有限公司 一种大型磁屏蔽系统及其消磁装置、消磁方法

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