CN2874722Y - 多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置 - Google Patents
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Abstract
多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征是：不同材料制作的外层、中间层、内层屏蔽体分别接地，屏蔽体呈闭合的圆形筒体，底部有m个用于联结的圆形通洞；外层屏蔽体是内侧2mm的Cu板、外侧6mm纯Fe板的复合层；内层屏蔽体是2mm的Cu板；中间层屏蔽体是n＝1～4个高导磁合金薄板屏蔽体(厚度2mm，间距60mm)；非磁性、非导电性填料填充在各个屏蔽体之间；多个环柱状支撑块、非金属平面支撑隔离板及m个主支撑柱(至少有1个主支撑柱是空心的)组成的联结机构将各个屏蔽体固定在一起；装置内部所有金属零件采用无磁材料制作。本实用新型具有设计合理、制造容易、使用安装方便的特点，达到超低频(0～300Hz频率范围)磁场干扰的高屏蔽要求(屏蔽系数75～90dB)。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁屏蔽装置，尤其是指超低频的电磁屏蔽装置。
背景技术
电磁屏蔽一般分为三种：即高频电磁波屏蔽，超低频电磁波屏蔽和静磁场屏蔽。高频电磁波屏蔽，主要采用吸收和反射原理，高频电磁波在遇到Al、Cu等屏蔽体时，产生强烈的涡流效应而使电磁波被吸收，同时由于其波阻抗很高，高频电磁波产生反射损耗。静磁场屏蔽，简单地说就是当磁场通过一闭合的高导磁屏蔽体时，由于屏蔽体的导磁率很高，磁阻很低，磁场会通过磁屏蔽通路导出，而使漏入屏蔽体的磁场大幅减少。超低频电磁屏蔽，主要以静磁屏蔽原理为主，同时要考虑电磁兼容，也会有部分涡流效应产生的屏蔽作用。
根据电磁屏蔽原理，超低频(0～300Hz频率范围)磁场(超低频电磁场的干扰包括地磁场、工频电器如电灯、电动机、输变电线路等，还有移动的电梯、机车等也都是超低频干扰源。超低频电磁场的干扰源几乎无处不在，对一些磁敏感仪器，如高灵敏度超低频设备、生物磁场检测仪器等设备必须进行电磁屏蔽。)由于其频率低，趋肤效应低，吸收损耗小，波阻抗低，反射损耗也很小，故采用高频(≥10KHz频率范围)电磁波屏蔽的方法(高频电磁屏蔽技术已相当成熟，其原理是吸收和反射。高频电磁波屏蔽一般采用Cu、Al等高导电金属制作，按不同屏蔽系数的要求，采用单层或者多层屏蔽结构。)是很难实现屏蔽的，一般应采用高导磁材料进行磁屏蔽。可以说，超低频电磁场干扰是电磁屏蔽技术中最难屏蔽的一种干扰。
目前，常见的超低频电磁屏蔽装置是单层结构(就是采用单层高导磁合金组成一个闭合的屏蔽体)，它具有结构简单、制造方便、成本低廉的特点，不足之处是：①屏蔽系数低，一般在20～30dB；②不能同时兼容强磁场和弱磁场的屏蔽；③屏蔽层暴露在外，容易受到冲击、碰撞而导致屏蔽效能的降低(高导磁合金受到冲击时，磁导率会下降)；因此，这种单层结构的超低频电磁屏蔽装置，仅适用于屏蔽要求较低的场所(电磁屏蔽系数在20～30dB；电磁屏蔽系数越高，仪器设备的屏蔽要求越严)，而对于屏蔽要求较高的场所(电磁屏蔽系数在75～90dB)，一般来说是不能实现的；即使屏蔽体加厚(屏蔽体一般采用价格不菲的Ni基高导磁合金，厚度尺寸较大，会导致装置的笨重和成本的巨大支出)，屏蔽效果也不理想。
目前，对于高屏蔽要求(电磁屏蔽系数在75～90dB)的超低频电磁屏蔽装置而言，国外有一种多层结构的屏蔽装置，可以达到75～90dB的电磁屏蔽系数要求，但是，其具体的技术方案(如屏蔽体材料选择、制作方案)未见任何文字说明(描述)，根据示意图分析，该长方体外形的屏蔽装置可能存在电磁屏蔽均衡性较差的缺点(由于磁力线旋转90°是困难的，在长方体结构直角处的屏蔽死角，易产生漏磁现象，故磁场线在经过屏蔽体的直角处容易进入屏蔽体内，从而导致屏蔽效能的降低，造成电磁屏蔽的效果不稳定，也就是说工作稳定性较差)；国内检索未发现相关的文献资料。
发明内容
本实用新型设计一种多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，它采用无棱角筒体的多层复合结构，用于超低频(0～300Hz频率范围)设备的灵敏度测量、调试及脑电波等生物磁场检测仪器的电磁屏蔽，该屏蔽装置设计合理、制造容易、使用安装方便，电磁屏蔽效果佳，满足了超低频磁场干扰场所的高效屏蔽(屏蔽系数达到75～90dB)要求。
本实用新型提供的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于屏蔽装置主要由外层屏蔽体1、中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5组成，屏蔽体分别接地(避免屏蔽体、中间层屏蔽体2的屏蔽层的层间短路)，屏蔽体形状是无棱角的、闭合的筒体结构，屏蔽体底部平面有一组m个圆形通洞(通洞用于各个屏蔽体的连接、固定)，屏蔽体侧面有1个用于被屏蔽设备出入的活动门9，各个屏蔽体的通洞数量、尺寸、位置匹配，各个屏蔽体的活动门9位置匹配，相邻屏蔽体之间，外层活动门9尺寸略大于内层活动门9(便于活动门9的开关。开启时，先打开外层屏蔽体1的活动门9，…，最后打开内层屏蔽体5的活动门9；关闭时，先关闭内外层屏蔽体1的活动门9，…，最后关闭外层屏蔽体1的活动门9。)；外层屏蔽体1是Cu-纯Fe二元合金的复合层，外侧是厚度3～6mm的纯Fe板(一方面，可作为屏蔽体的外壳使用；另一方面，对强磁场起屏蔽作用：纯铁的磁饱和强度较高，对强磁场有较高的屏蔽效果。)，内侧是厚度0.5～2mm的Cu板(起屏蔽高频电磁波和导电的作用：铜能对高频电磁波起到很好的屏蔽作用，可以减少屏蔽层的层数，从而降低了成本，减少了屏蔽体的体积)，尺寸匹配的纯Fe板与Cu板紧密粘合；内层屏蔽体5是单一的Cu板层，厚度＝1～2mm，一方面起保护中间层屏蔽体2的作用(避免测量仪器进出过程中对屏蔽层的冲击碰撞)，另一方面起导电和高频电磁波的屏蔽作用；置于外层屏蔽体1、内层屏蔽体5之间的中间层屏蔽体2(对超低频电磁干扰起关键的电磁屏蔽作用)是一组形状相似、间距基本相等高导磁合金薄板屏蔽体，中间层屏蔽体2的数量是n＝1～4个(根据被屏蔽物体的体积和屏蔽系数而定，屏蔽系数要求越高，中间层屏蔽体2的数量越多)，中间层屏蔽体2的材料是高导磁合金薄板，厚度＝0.1～2.5mm，间距＝10～250mm(间距太小，屏蔽层易碰撞，发生层间短路；间距太大，屏蔽装置笨重且制作成本增加)；非磁性、非导电性填料4，填充在外层屏蔽体1、各个中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5之间，使屏蔽体之间完全绝缘隔离(以免破坏磁路)；联结机构由非金属平面支撑隔离板8、支撑块7、主支撑柱6组成，支撑隔离板8安置在相对内层的屏蔽体下面，环柱状支撑块7安置在支撑隔离板8、相对外层的屏蔽体之间，主支撑柱6穿过屏蔽体底部通洞、支撑隔离板8孔洞、支撑块7内孔；支撑块7呈环柱状，外径(外环直径)略小于屏蔽体底部通洞尺寸(避免支撑块7与屏蔽体的直接接触)，内径(内环直径)与主支撑柱6外径尺寸匹配；支撑隔离板8的孔洞尺寸与支撑块7内径尺寸匹配；主支撑柱6外径略小于支撑块7内径尺寸；1个支撑块7和1个支撑隔离板8组成1个联结件，与中间层屏蔽体2数量n匹配的(n+1)个联结件和1个主支撑柱6组成1套联结机构，与屏蔽体底部通洞数量m相等的m套联结机构将外层屏蔽体1、n个中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5固定在一起；主支撑柱6可以是实心的，可以是空心的，m个主支撑柱6中，至少有1个是空心的(用于被屏蔽设备的电缆线的连接)；屏蔽装置内部所有金属零件采用无磁材料制作；上述结合构成本实用新型。
铜电缆网3布置在中间层屏蔽体2的外表面(对屏蔽层进行消磁)，铜电缆网3可以是1层，布置在某1个中间层屏蔽体2的外表面；也可以是n层，布置在n个中间层屏蔽体2的外表面。
屏蔽装置内部所有金属零件，采用的无磁材料是指无磁不锈钢、铜、铝。
无棱角筒体形状的屏蔽体，可以是圆形筒体、圆弧形筒体、椭圆形筒体。
屏蔽体底部平面的m个圆形通洞，分布一：沿同心圆均匀分布3～5个圆形通洞；分布二：沿同心圆均匀分布3～5个圆形通洞，中心有1个圆形通洞。
安置在同一个屏蔽体底部的非金属平面支撑隔离板8，可以是一个整体。
紧密粘合的外层屏蔽体1，外侧的纯Fe板与内侧的Cu板的粘合方式是铆接、焊接。
中间层屏蔽体2，系采用高导磁合金薄板铆接方式连接，接缝处保持10～20mm重叠(以较少接缝处的磁阻)；材料可以选用1J85材料(1J85材料具有极高的磁导率，对超低频段电磁屏蔽具有很好的效果)。
填充在屏蔽体、n个中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5之间的非磁性、非导电性填料4，可以是泡沫塑料和发泡剂。
屏蔽体侧面活动门9，可以采用铰链连接。
环柱状支撑块7的材料，可以是金属材料(提高各个屏蔽体的连接强度)，也可以是非金属材料。
与现有技术相比，本实用新型具有下列优点：
(1)设计新颖、合理；
(2)制作成本较低；
(3)使用方便，电磁屏蔽效果佳。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是图1的A-A示意图
图3是各屏蔽体的连接示意图
具体实施方案
上海某钢铁研究所实施本实用新型，用于一种超低频灵敏度测量设备的电磁屏蔽。本实用新型提供的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：屏蔽装置由外层屏蔽体1、中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5组成，屏蔽体分别接地，屏蔽体形状是圆形(无棱角)的、闭合的筒体结构，屏蔽体底部平面有一组4(m＝4)个圆形通洞：沿同心圆均匀分布3个、中心有1个，屏蔽体侧面有1个活动门9(采用铰链连接，用于被屏蔽设备的出入)，各个屏蔽体的通洞数量、尺寸、位置匹配，各个屏蔽体的活动门9位置匹配，相邻屏蔽体之间，外层活动门9尺寸略大于内层活动门9；外层屏蔽体1是Cu-纯Fe二元合金的复合层，外侧的纯Fe板(厚度4mm)与内侧的Cu板(厚度1mm)紧密粘合(以铆接方式)；内层屏蔽体5是单一的Cu板层，厚度＝1mm；置于外层屏蔽体1、内层屏蔽体5之间的中间层屏蔽体2是一组形状相似、间距基本相等高导磁合金薄板屏蔽体，中间层屏蔽体2的数量是n＝3个，材料是1J85高导磁合金薄板，厚度＝2mm，间距＝70～130mm，以铆接(连接)方式将薄板制作成屏蔽体，铆接采用无磁材料的铝抽芯全铝铆钉，铆接贴合面宽度＞10mm；3层铜电缆网3分别布置在3个中间层屏蔽体2的外表面(对屏蔽层进行消磁)；泡沫塑料和发泡剂填料4(非磁性、非导电性填料)，填充在外层屏蔽体1、各个中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5之间，使屏蔽体之间完全绝缘隔离；支撑块7呈环柱状，内环直径与屏蔽体底部通洞尺寸匹配，支撑块7材料是金属材料；非金属平面支撑隔离板8的孔洞尺寸与屏蔽体底部通洞、支撑块7内环直径尺寸匹配；主支撑柱6外径略小于支撑块7内环；1个支撑块7和1个支撑隔离板8组成1个联结件，4个(n+1)联结件和1个主支撑柱5组成1套联结机构，4(m＝4)套联结机构将外层屏蔽体1、3(n＝3)个中间层屏蔽体2、内层屏蔽体5固定在一起；4个主支撑柱6中，与屏蔽体底部中心通洞相连的主支撑柱6是空心的(用于被屏蔽设备的电缆线的连接)，与屏蔽体底部同心圆均匀分布的3个通洞相连的主支撑柱6是可以是实心的，也可以是空心的；屏蔽装置内部所有金属零件采用无磁材料(无磁不锈钢、铜、铝)制作；安置在同一个屏蔽体底部的非金属平面支撑隔离板8，是一个整体。
本实用新型具有设计合理、制造容易、使用安装方便、电磁屏蔽效果佳的特点，实测数据达到超低频(0～300Hz频率范围)磁场干扰的高屏蔽(屏蔽系数达到75～90dB)的技术要求(见表一)，满足了超低频设备灵敏度测量等高端产品的电磁屏蔽要求。
电磁屏蔽装置的实测数据 表一
| 屏蔽系数 | 频率 | 20Hz | 60Hz | 90Hz | 290Hz |
| 频效 | 75.3dB | 84.3dB | 86.9dB | 88.9dB | |
| 屏蔽装置内腔有效工作体积：直径φ620mm×高700mm | |||||
Claims (11)
1、多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：屏蔽装置主要由外层屏蔽体(1)、中间层屏蔽体(2)、内层屏蔽体(5)组成，屏蔽体分别接地，屏蔽体形状是无棱角的、闭合的筒体结构，屏蔽体底部平面有一组m个圆形通洞，屏蔽体侧面有1个用于被屏蔽设备出入的活动门(9)，各个屏蔽体的通洞数量、尺寸、位置匹配，各个屏蔽体的活动门(9)位置匹配，相邻屏蔽体之间，外层活动门(9)尺寸略大于内层活动门(9)；外层屏蔽体(1)是Cu-纯Fe二元合金的复合层，外侧是厚度3～6mm的纯Fe板，内侧是厚度0.5～2mm的Cu板，尺寸匹配的纯Fe板与Cu板紧密粘合；内层屏蔽体(5)是单一的Cu板层，厚度＝1～2mm；置于外层屏蔽体(1)、内层屏蔽体(5)之间的中间层屏蔽体(2)是一组形状相似、间距基本相等高导磁合金薄板屏蔽体，中间层屏蔽体(2)的数量是n＝1～4个，中间层屏蔽体(2)的材料是高导磁合金薄板，厚度＝0.1～2.5mm，间距＝10～250mm；非磁性、非导电性填料(4)，填充在外层屏蔽体(1)、各个中间层屏蔽体(2)、内层屏蔽体(5)之间，使屏蔽体之间完全绝缘隔离；联结机构由非金属平面支撑隔离板(8)、支撑块(7)、主支撑柱(6)组成，支撑隔离板(8)安置在相对内层的屏蔽体下面，环柱状支撑块(7)安置在支撑隔离板(8)、相对外层的屏蔽体之间，主支撑柱(6)穿过屏蔽体底部通洞、支撑隔离板(8)孔洞、支撑块(7)内孔；支撑块(7)呈环柱状，外径略小于屏蔽体底部通洞尺寸，内径与主支撑柱(6)外径尺寸匹配；支撑隔离板(8)的孔洞尺寸与支撑块(7)内径尺寸匹配；主支撑柱(6)外径略小于支撑块(7)内径尺寸；1个支撑块(7)和1个支撑隔离板(8)组成1个联结件，与中间层屏蔽体(2)数量n匹配的(n+1)个联结件和1个主支撑柱(6)组成1套联结机构，与屏蔽体底部通洞数量m相等的m套联结机构将外层屏蔽体(1)、n个中间层屏蔽体(2)、内层屏蔽体(5)固定在一起；主支撑柱(6)可以是实心的，可以是空心的，m个主支撑柱(6)中，至少有1个是空心的；屏蔽装置内部所有金属零件采用无磁材料制作；上述结合构成本实用新型。
2、根据权利要求1所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：铜电缆网(3)布置在中间层屏蔽体(2)的外表面，铜电缆网(3)可以是1层，布置在某1个中间层屏蔽体(2)的外表面；也可以是n层，布置在n个中间层屏蔽体(2)的外表面。
3、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：屏蔽装置内部所有金属零件，采用的无磁材料是无磁不锈钢、铜或铝。
4、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：无棱角筒体形状的屏蔽体可以是圆形筒体、圆弧形筒体或椭圆形筒体。
5、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：屏蔽体底部平面的m个圆形通洞的分布可以是3～5个圆形通洞沿同心圆均匀分布，或1个圆形通洞在中心、3～5个圆形通洞沿同心圆均匀分布。
6、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：安置在同一个屏蔽体底部的非金属平面支撑隔离板(8)，可以是一个整体。
7、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：紧密粘合的外层屏蔽体(1)，外侧的纯Fe板与内侧的Cu板的粘合方式是铆接、焊接。
8、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：中间层屏蔽体(2)，系采用高导磁合金薄板铆接方式连接，接缝处保持10～20mm重叠；材料可以选用1J85材料。
9、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：填充在外层屏蔽体(1)、n个中间层屏蔽体(2)、内层屏蔽体(5)之间的非磁性、非导电性填料(4)可以是泡沫塑料或发泡剂。
10、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：屏蔽体侧面活动门(9)，可以采用铰链连接。
11、根据权利要求1或2所述的多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置，其特征在于：环柱状支撑块(7)的材料可以是金属材料，或非金属材料。
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| CN 200520045219 CN2874722Y (zh) | 2005-09-23 | 2005-09-23 | 多层复合结构的超低频电磁屏蔽装置 |
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| CN2874722Y true CN2874722Y (zh) | 2007-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20081212 Address after: Orchard, Fujin Road, Shanghai, Baoshan District: 201900 Patentee after: Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. Address before: No. 333, Tongji Road, Shanghai, Baoshan District: 200940 Patentee before: Shanghai No.5 Iron and steel Co., Ltd., Baoshan Iron and Steel Group |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BAOSHAN IRON + STEEL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI NO.5 IRON AND STEEL CO LTD, BAOSHAN IRON AND STEEL GROUP Effective date: 20081212 |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BAOSTEEL SPECIAL STEEL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BAOSHAN IRON + STEEL CO., LTD. Effective date: 20131216 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201900 BAOSHAN, SHANGHAI TO: 200940 BAOSHAN, SHANGHAI |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20131216 Address after: 200940 Baoshan District aquatic Road, Shanghai, No. 1269 Patentee after: BAOSTEEL SPECIALSTEEL CO., LTD. Address before: 201900 Fujin Road, Shanghai, orchard, Baoshan District Patentee before: Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20070228 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |