一种用于强磁场的屏蔽装置制造方法及图纸

本申请提供的用于强磁场的屏蔽装置，屏蔽装置为包括多层屏蔽器的复合屏蔽装置，多层屏蔽器由多种不同材料的屏蔽罩同轴环绕而成；复合屏蔽装置的最内层设置聚磁环，聚磁环的一侧设置开口；复合屏蔽装置最外层的屏蔽器上设置有气隙结构；气隙结构的开口与聚磁环的开口背向设置。本装置设计为多层结构，且不同层由不同的材质组合而成，使得屏蔽装置在强磁场环境下解决屏蔽罩磁饱和的问题，且在高磁场干扰环境下，即使外层屏蔽罩磁饱和，最里面一层屏蔽罩仍然有效保护被屏蔽体达到屏蔽效果。同时，该装置非全封闭，是可用于测量导线磁场的开口式屏蔽结构，在多层屏蔽结构外层合理设置气隙，防止过早饱和，并降低交流磁场下涡流效应导致的发热情况。导致的发热情况。导致的发热情况。

【技术实现步骤摘要】
一种用于强磁场的屏蔽装置


[0001]本申请涉及电磁屏蔽
，尤其涉及一种用于强磁场的屏蔽装置。

技术介绍

[0002]屏蔽体为一种具有特定性能的材料，电磁屏蔽技术是指利用屏蔽体阻止或损耗电磁 骚扰能量传输的技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。电磁屏蔽最主要的手段是利用 金属外壳对电场、磁场、电磁场进行屏蔽，传感器屏蔽设计因为高压恶劣的电磁环境而 成为必备的EMC措施。
[0003]目前用于测量导线电流的互感器、霍尔电流传感器等均是通过将被测导线的磁场信 号转换为电信号来测量导线电流值。当外界磁场干扰较强时，被测导线周围的磁场就会 应干扰出现变化，使得测量值不准确。
[0004]针对上述问题，传统技术方案是在传感器周围增加一层由高导磁软磁材料如坡莫合 金、硅钢等制作的屏蔽罩，屏蔽外界磁场的干扰。此技术方案在较小的磁场干扰下往往 能有较好的屏蔽效果，但是在高磁场干扰下，往往效果不佳。虽然高磁导率材料制作屏 蔽罩虽能提供非常好的屏蔽效能，但强干扰磁场下，会使高磁导率材料磁饱和，导致屏 蔽失败。且在交流强磁场作用下，屏蔽材料内会产生较大的涡流效，产生严重的热效应 引起发热情况，影响屏蔽结构内电路的工作稳定性。可见，目前现有的磁屏蔽技术难以 解决高强度磁场干扰下的磁屏蔽问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种用于强磁场的屏蔽装置，以解决传统屏蔽罩装置难以解决高强度 磁场干扰下的磁屏蔽问题，并降低交流磁场下涡流效应导致的发热情况。
[0006]本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
[0007]一种用于强磁场的屏蔽装置，所述屏蔽装置为包括多层屏蔽器的复合屏蔽装置，所 述多层屏蔽器由多种不同材料的屏蔽罩同轴环绕而成；
[0008]所述复合屏蔽装置的最内层设置聚磁环，所述聚磁环的一侧设置第一气隙结构；
[0009]所述复合屏蔽装置最外层的屏蔽器上设置有第二气隙结构；
[0010]所述第一气隙结构与第二气隙结构的开口背向设置。
[0011]可选的，所述屏蔽装置为包括第一屏蔽层和第二屏蔽层的双层屏蔽装置；
[0012]所述第一屏蔽层的厚度为1mm，所述第二屏蔽层的厚度也为1mm。
[0013]可选的，所述第一屏蔽层的厚度为2mm，所述第二屏蔽层的厚度为1mm。
[0014]可选的，所述第一屏蔽层的厚度为2mm，所述第二屏蔽层的厚度为2mm。
[0015]可选的，所述第一气隙结构和第二气隙结构的开口直径均为1mm。
[0016]可选的，每层所述屏蔽器均为圆筒结构。
[0017]本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
[0018]本申请提供了一种用于强磁场的屏蔽装置，屏蔽装置为包括多层屏蔽器的复合屏
仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请 保护的范围。
[0043]交变磁场屏蔽采用的是低电阻率的良导体，其屏蔽原理利用电磁感应现象在屏蔽体 表面所产生的涡流反向磁场来达到屏蔽的目的，即利用了涡流反向磁场对于原骚扰磁场 的排斥作用，抑制或抵消屏蔽体外的磁场，涡流电流的大小直接影响屏蔽效果。如图1 所示为交变磁场屏蔽原理示意图。低频磁场其磁滞和涡流损耗较小，可以利用静磁屏蔽 的原理进行屏蔽，即选择高磁导率的铁磁材料进行磁屏蔽。高频磁场的磁滞和涡流损耗 很大，由于铁磁性材料的相对磁导率随着频率f的增大而减小，铁磁材料的高频磁性损 耗变大，高频磁场屏蔽不能采用铁磁材料，而采用良导体进行交变磁场屏蔽，高频磁场 产生的涡流会在良导体内流动，会产生损耗从而引起导体发热，故而它还有热效应。
[0044]屏蔽效应的影响因素及作用规律有以下几方面，可根据以下几个方面的问题制定电 磁屏蔽方案：
[0045]1)根据屏蔽原理和干扰源类型不同，屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽， 其中低频磁场最难屏蔽。
[0046]2)屏蔽材料电导率越大，对电场屏蔽效果越好；屏蔽材料磁导率越大，对磁场屏蔽 效果越好。
[0047]3)电磁屏蔽的屏蔽效能主要分为吸收损耗、反射损耗和多重反射损耗三部分，其中 多重反射损耗所占比例很小。吸收损耗和反射损耗的影响因素有：屏蔽材料、屏蔽厚度、 入射电磁波频率、波源距离。不同场源类型作用下，各影响因素对反射损耗的影响不同。
[0048]4)高电导率材料和高磁导率材料的组合屏蔽可实现屏蔽系统对于宽频率范围不同 干扰源产生的干扰场都有很高的屏蔽效能。
[0049]对于智能电网中在强电磁场干扰环境下运行的传感系统，单一材料屏蔽不能满足应 用需求，必须采用多材料组合屏蔽：
[0050]1)高磁导率材料虽能够提供非常高的屏蔽效能，但强干扰磁场会使高磁导率材料饱 和，磁导率降低，影响屏蔽效应，使用组合屏蔽解决了高磁导率材料在强场下饱和问题， 辐射场经高电导率材料反射、吸收后降至高磁导率材料饱和场强以下，便于高磁导率材 料更好地发挥作用；
[0051]2)高磁导率材料虽然具有较大吸收损耗，但由于其波阻抗通常较大，反射损耗较小， 不适合用作表面屏蔽材料，高电导率材料虽然具有较大反射损耗，但其磁导率很低，不 适合屏蔽磁场，采用组合屏蔽可以形成互补。
[0052]基于此，本申请实施例提供了一种用于强磁场的屏蔽装置，如图2所示，所述屏蔽 装置为包括多层屏蔽器3的复合屏蔽装置，所述多层屏蔽器3由多种不同材料的屏蔽罩 同轴环绕而成；
[0053]所述复合屏蔽装置的最内层设置聚磁环2，所述聚磁环2的一侧设置第一气隙结构1；
[0054]所述复合屏蔽装置最外层的屏蔽器上设置有第二气隙结构4；
[0055]所述第一气隙结构3与第二气隙结构4的开口背向设置。
[0056]作为一种实施方式，每层所述屏蔽器均为圆筒结构。
[0057]可见，本申请实施例提供的用于强磁场的多层屏蔽装置，通过合理设计多层，并且 不同层由不同的材质组合而成，能够使得屏蔽装置在强磁场环境下解决屏蔽罩磁饱和的 问题，且在高磁场干扰环境下，即使外层屏蔽罩磁饱和，最里面一层屏蔽罩仍然有效保 护被屏蔽体，达到屏蔽效果。同时，本申请中提供的屏蔽结构非全封闭，是可用于测量 导线磁场的开口式屏蔽结构，在多层屏蔽结构外层合理设置气隙，防止过早饱和，并降 低交流磁场下涡流效应导致的发热情况。
[0058]以下通过磁场屏蔽结构的仿真模拟，对本申请中的技术方案做进一步的解释说明。
[0059]首先设计屏蔽装置如图3所示，屏蔽器材料选择硅钢(DW310_35)，内径5mm，外径 15mm，屏蔽器内导线半径1.5mm，材料为铜，所加激励：20sin(100*pi*t)A，用来模拟 被测电流的导线，屏蔽器外导线半径4mm，材料为铜，所加激励：20000sin(100*pi*t)A， 用来模拟干扰磁场源。
[0060]干扰源采用长直导线作为干扰源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于强磁场的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽装置为包括多层屏蔽器的复合屏蔽装置，所述多层屏蔽器由多种不同材料的屏蔽罩同轴环绕而成；所述复合屏蔽装置的最内层设置聚磁环，所述聚磁环的一侧设置第一气隙结构；所述复合屏蔽装置最外层的屏蔽器上设置有第二气隙结构；所述第一气隙结构与第二气隙结构的开口背向设置。2.根据权利要求1所述的用于强磁场的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽装置为包括第一屏蔽层和第二屏蔽层的双层屏蔽装置；所述第一屏蔽层的厚度为1mm，所述第二屏蔽层...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志刚，赵现平，沈龙，汪耀辉，董俊贤，高景林，洪志湖，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：