RU2572059C1

RU2572059C1 - Magnetic and electromagnetic display

Info

Publication number: RU2572059C1
Application number: RU2014130899/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Горшков; Андрей Михайлович Гренчук; Борис Николаевич Городецкий; Александр Михайлович Вишневский; Евгений Александрович Свядощ
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2015-12-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: magnetic and electromagnetic display consists of the films of amorphous metal alloy with magnetic permeability not lower than 103. Said films are composed of the tabs with the maximum-to-minimum crosswise size ratio not exceeding at least one order of magnitudes. Said tabs are arranged with overlap of their edges along the perimeter and secured with resilient sheets abutting on their surface in section located outside the tabs overlap zone at tolerable display surface deformation magnitude.

EFFECT: preservation of the display protective properties at 3D surface deformation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройству для экранирования магнитных полей промышленной частоты и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для защиты биологических объектов от воздействия магнитных и электромагнитных полей, а также для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств в различных отраслях промышленности.The invention relates to a device for shielding magnetic fields of industrial frequency and electromagnetic fields of the radio frequency range and can be used to protect biological objects from the effects of magnetic and electromagnetic fields, as well as to ensure electromagnetic compatibility (EMC) of technical means in various industries.

Известны патенты США №: 4126287, 5578359, 5706867, а также авторское свидетельство СССР №1762430, в которых устройство для экранирования магнитных и электромагнитных полей предлагается изготавливать в виде полотна ткацкого плетения из лент аморфных магнитомягких сплавов.Known US patents No. 4126287, 5578359, 5706867, as well as the USSR copyright certificate No. 1762430, in which a device for shielding magnetic and electromagnetic fields is proposed to be made in the form of weaving webs from tapes of amorphous magnetically soft alloys.

Однако в таких экранах невозможно добиться высокого коэффициента экранирования за счет несплошностей, имеющихся в материале экрана, и увеличивающихся при нанесении экрана на криволинейные деформируемые поверхности, что приводит к понижению коэффициента экранирования. Увеличение коэффициента экранирования возможно только увеличением числа слоев экрана, что экономически нецелесообразно.However, in such screens it is impossible to achieve a high shielding coefficient due to the discontinuities that are present in the screen material and which increase when the screen is applied to curved deformable surfaces, which leads to a decrease in the shielding coefficient. An increase in the screening coefficient is possible only by an increase in the number of layers of the screen, which is not economically feasible.

Известен патент РФ на изобретение №2442233, в котором электромагнитный экран состоит из лент аморфного металлического сплава, зафиксированных относительно друг друга, в котором каждая лента выполнена «Ω»-образной формы, представляя собой электрический соединитель, в котором одна сторона является штырем, другая сторона - гнездом. Формирование экрана осуществляется вводом штыревых частей в гнездовые.Known RF patent for the invention No. 2442233, in which the electromagnetic screen consists of tapes of an amorphous metal alloy, fixed relative to each other, in which each tape is made of "Ω" -shaped shape, representing an electrical connector, in which one side is a pin, the other side - a nest. The screen is formed by inserting the pin parts into the socket.

Недостатком этого экрана является отсутствие гибкости в направлении вдоль лент, обусловленное большим моментом инерции их «Ω»-образного сечения и большой величиной модуля упругости ленты из аморфного металлического сплава. При изгибе в этом направлении ленты необратимо деформируются, и экран теряет защитные свойства.The disadvantage of this screen is the lack of flexibility in the direction along the tapes, due to the large moment of inertia of their "Ω" -shaped section and the large elastic modulus of the tape made of an amorphous metal alloy. When bent in this direction, the tapes are irreversibly deformed, and the screen loses its protective properties.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является изобретение по патенту РФ №2274914, опубликованное 20.04.2006 г., суть которого заключается в следующем: магнитный и электромагнитный экран выполнен из ленточных пленок аморфного металлического сплава с начальной относительной магнитной проницаемостью не ниже 10³, ленточные пленки расположены внахлест с перекрытием не менее их толщины и зафиксированы друг относительно друга между слоями гибких материалов.The closest in technical essence and adopted for the prototype is the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2274914, published on 04/20/2006, the essence of which is as follows: the magnetic and electromagnetic screen is made of tape films of an amorphous metal alloy with an initial relative magnetic permeability of at least 10 ³ , tape films are overlapped with an overlap of at least their thickness and are fixed relative to each other between layers of flexible materials.

Недостатком прототипа является ограниченная гибкость, обусловливающая появление трещин и остаточных деформаций его поверхности при трехмерном изгибе, приводящих к отслоению ленточных пленок от слоев гибких материалов. Форма ортотропного композита из эластичного листового материала, армированного металлическими ленточными пленками, при его изгибе в области упругих деформаций ограничена цилиндрическими поверхностями. Причиной накапливания остаточных деформаций и трещин на поверхности экрана является избыточная жесткость и хрупкий характер разрушения металлических ленточных пленок при сложном его изгибе в двух и более направлениях. При накапливании на поверхности экрана трещин и остаточных деформаций с характерным малым радиусом кривизны, образуемым при смятии, необратимо ухудшается магнитная проницаемость аморфного металлического сплава, и экран теряет защитные свойства.The disadvantage of the prototype is limited flexibility, causing cracks and permanent deformations of its surface during three-dimensional bending, leading to the delamination of tape films from layers of flexible materials. The shape of an orthotropic composite of elastic sheet material reinforced with metal tape films, when bent in the region of elastic deformations, is limited to cylindrical surfaces. The reason for the accumulation of residual deformations and cracks on the screen surface is the excessive stiffness and brittle nature of the destruction of metal tape films with complex bending in two or more directions. When cracks and residual deformations with a characteristic small radius of curvature formed upon collapse accumulate on the screen surface, the magnetic permeability of the amorphous metal alloy irreversibly deteriorates, and the screen loses its protective properties.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение стабильности защитных свойств экрана в случае сложного изгиба его поверхности в нескольких плоскостях.The technical result of the present invention is to ensure the stability of the protective properties of the screen in case of complex bending of its surface in several planes.

Указанный технический результат достигается за счет применения предложенного изобретения - магнитного и электромагнитного экрана, в котором металлические пленки выполнены в виде лепестков с соотношением продольного и поперечного размеров не более чем одного порядка величин. Лепестки расположены внахлест с взаимным перекрытием их краев по периметру и скреплены с листовыми эластичными материалами на участках поверхности, находящихся за пределами зоны взаимного перекрытия их краев. Величина перекрытия лепестков превышает величину взаимного смещения их краев при предельно допустимом радиусе кривизны поверхности экрана.The specified technical result is achieved through the application of the proposed invention - a magnetic and electromagnetic screen in which metal films are made in the form of petals with a ratio of longitudinal and transverse sizes of not more than one order of magnitude. The petals overlap with the mutual overlap of their edges around the perimeter and are bonded with sheet elastic materials on surface areas outside the zone of mutual overlap of their edges. The magnitude of the overlap of the petals exceeds the magnitude of the mutual displacement of their edges at the maximum permissible radius of curvature of the surface of the screen.

Лепестковая (чешуйчатая) конструкция экрана обеспечивает возможность его изгиба в ортогональных плоскостях в пределах, лимитированных величиной взаимного перекрытия краев смежных лепестков, гарантирующих сохранение защитных свойств. Магнитный контакт между лепестками (чешуйками) обеспечивается упругостью эластичных листовых материалов, скрепленных через чешуйки друг с другом. Поэтому экранирующие свойства экрана не ухудшаются при его изгибе в разных плоскостях. Это позволяет использовать экран для защиты от магнитного и электромагнитного излучения произвольно деформируемых поверхностей, например деталей одежды, защищающей от электромагнитного поля.The petal (scaly) design of the screen makes it possible to bend in orthogonal planes within the limits limited by the amount of mutual overlap of the edges of adjacent petals, guaranteeing the preservation of protective properties. Magnetic contact between the petals (flakes) is ensured by the elasticity of the elastic sheet materials bonded to each other through the flakes. Therefore, the screening properties of the screen do not deteriorate when it is bent in different planes. This allows you to use the screen to protect against magnetic and electromagnetic radiation of arbitrarily deformed surfaces, for example, parts of clothing that protects against electromagnetic fields.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на Фиг. 1 изображен лицевой вид магнитного и электромагнитного экрана, на Фиг. 2 и 3 - его поперечное сечение при изгибе.The invention is illustrated by drawings: in FIG. 1 is a front view of a magnetic and electromagnetic screen; FIG. 2 and 3 - its cross section during bending.

Магнитный и электромагнитный экран состоит из пленок аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10³ в виде лепестков 1, расположенных с взаимным перекрытием их краев по периметру на ширину L1 в одном направлении и L2 в другом направлении. Лепестки 1 взаимно скреплены с прилегающими к их поверхностям листовыми эластичными материалами 2 и 3. Лепестки 1 выполнены с соотношением продольного и поперечного размеров не более чем одного порядка величин. Лепестки 1 скреплены креплениями 4 с листовыми эластичными материалами 2 и 3 на участках их поверхности, находящихся за пределами зоны взаимного перекрытия краев лепестков 1 при предельно допустимом радиусе кривизны поверхности экрана (Фиг. 1).The magnetic and electromagnetic screen consists of films of an amorphous metal alloy with an initial magnetic permeability of at least 10 ³ in the form of petals 1 located with mutual overlap of their edges along the perimeter to a width L1 in one direction and L2 in the other direction. The petals 1 are mutually bonded with the elastic sheet materials 2 and 3 adjacent to their surfaces. The petals 1 are made with a ratio of longitudinal and transverse sizes of not more than one order of magnitude. The petals 1 are fastened by fasteners 4 with elastic sheet materials 2 and 3 on parts of their surface located outside the zone of mutual overlap of the edges of the petals 1 with the maximum permissible radius of curvature of the surface of the screen (Fig. 1).

Крепления 4 могут быть выполнены заклепками, клеевыми соединениями и другими подобными методами.Mounts 4 can be made with rivets, adhesive joints and other similar methods.

Лепестки 1 могут иметь осесимметричную форму, например квадратную. При этом экран имеет одинаковую гибкость в направлении осей симметрии. При прямоугольной или ромбической форме лепестков 1, обусловливающей преимущественную гибкость в заданных направлениях, их продольные и поперечные размеры могут в пределах одного порядка величин различаться. При большем различии величин продольных и поперечных размеров форма лепестка приближается к форме ленты и гибкость экрана в случае трехмерной деформации становится недостаточной.The petals 1 may have an axisymmetric shape, for example square. In this case, the screen has the same flexibility in the direction of the axis of symmetry. With the rectangular or rhombic shape of the petals 1, which determines the predominant flexibility in the given directions, their longitudinal and transverse dimensions can vary within the same order of magnitude. With a greater difference between the longitudinal and transverse sizes, the shape of the petal approaches the shape of the tape and the flexibility of the screen in the case of three-dimensional deformation becomes insufficient.

Лепестки 1 могут быть выполнены из магнитомягких листовых материалов, а на поверхность лепестков нанесены пленки аморфного металлического сплава 5 с обеспечением магнитного контакта между ними.The petals 1 can be made of soft magnetic sheet materials, and films of an amorphous metal alloy 5 are applied to the surface of the petals to ensure magnetic contact between them.

Для снижения вероятности повреждения лепестков толщина и эластичность листовых материалов 2 и 3 должны обеспечивать предельно допустимый радиус кривизны поверхности экрана. Эти материалы в зависимости от условий эксплуатации, механических воздействий и прочих факторов могут быть выполнены из диэлектрического полотна ткацкого плетения, в том числе металлизированной экранирующей ткани или эластомера, или другого материала, реализующего предъявляемые к экрану эксплуатационные требования.To reduce the likelihood of damage to the petals, the thickness and elasticity of the sheet materials 2 and 3 should provide the maximum permissible radius of curvature of the screen surface. These materials, depending on operating conditions, mechanical stresses and other factors, can be made of a dielectric weaving fabric, including a metallized shielding fabric or elastomer, or other material that fulfills the operational requirements for the screen.

При деформации экрана, показанной на Фиг.2, края лепестков 1 смещаются друг относительно друга в пределах, ограниченных величиной минимально допустимого радиуса кривизны экрана при его изгибе. На выпуклых участках поверхности экрана за счет натяжения эластичных материалов 2 и 3, деформируемых при изгибе экрана, края лепестков 1 прижимаются друг к другу. На вогнутой поверхности экрана лепестки 1 прижимаются друг к другу по краям как участки пересекающихся плоскостей, касательных к поверхности экрана в местах крепления 4.When the screen is deformed, as shown in FIG. 2, the edges of the petals 1 are displaced relative to each other within the limits limited by the minimum permissible radius of curvature of the screen when it is bent. On convex sections of the surface of the screen due to the tension of elastic materials 2 and 3, deformable when the screen bends, the edges of the petals 1 are pressed against each other. On the concave surface of the screen, the petals 1 are pressed against each other at the edges as sections of intersecting planes tangent to the surface of the screen at the attachment points 4.

В том и другом случае при изгибе экрана в нескольких плоскостях, как и при отсутствии такого изгиба, обеспечивается магнитный и электрический контакт краев лепестков 1, а следовательно, обеспечивается эффективность экранирования.In both cases, when the screen is bent in several planes, as well as in the absence of such a bend, magnetic and electrical contact of the edges of the petals 1 is ensured, and, therefore, screening efficiency is ensured.

Стабильность защитных свойств экрана в случае сложного изгиба его поверхности в нескольких плоскостях позволяет обеспечить эффективную защиту людей от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий и производственного персонала при его работе в условиях воздействия сильных электромагнитных полей при сохранении подвижности для выполнения моторных функций, требуемых технологическим процессом.The stability of the protective properties of the screen in the event of a complex bending of its surface in several planes allows for effective protection of people from deliberate electromagnetic forces and production personnel during their work under conditions of strong electromagnetic fields while maintaining mobility to perform motor functions required by the technological process.

Claims

A magnetic and electromagnetic screen, consisting of films of an amorphous metal alloy with an initial magnetic permeability of at least 10 ³ , overlapped with an overlap of at least their thickness and mutually bonded with elastic sheet materials adjacent to their surfaces, characterized in that the films of the amorphous metal alloy are made in the form petals with a ratio of longitudinal and transverse sizes of no more than one order of magnitude, the petals are overlapped with the mutual overlap of their edges around the perimeter and epleny on portions of their surfaces outside the overlap zone of their edges, with flexible sheet material, wherein the magnitude of the petals overlap zone exceeds the mutual displacement of the edges thereof at the maximum allowable radius of curvature of the screen surface.