Магнитный и электромагнитный экран

Изобретение относится к устройству для экранирования от магнитных полей промышленной частоты и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для обеспечения электромагнитной совместимости технических средств и биологических объектов в различных отраслях промышленности. Технический результат заключается в повышении коэффициента экранирования. Сущность изобретения состоит в выполнении экрана из лент аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10-10³. Ленты расположены внахлест с перекрытием не менее толщины самой ленты и зафиксированы относительно друг друга с помощью эластичного покрытия, обладающего эластичностью не менее 250 и величиной адгезии между компонентами устройства не менее 1 МПа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройству для экранирования от магнитных полей промышленной частоты и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств в различных отраслях промышленности, а также для защиты биологических объектов.

Электромагнитные экраны необходимы для уменьшения и снижения вплоть до нуля магнитного и электромагнитного поля, которое оказывает негативное влияние на работу электрических и магнитных устройств. К примеру, в телевизорах и мониторах для избежания "дрожания" изображения на экране требуется экранирование от воздействия переменного магнитного поля, излучаемого трансформатором или другими электрическими компонентами. Экранировать также можно и внешнее оборудование, например, постоянные магниты, электромагниты, так как здесь тоже возможно отрицательное влияние на качество работы средств отображения. Так же и магнитные носители, используемые в компьютерах, и магнитная лента для звукозаписи нуждаются в экранировании рассеянных полей.

В настоящее время экранирование до сих пор осуществляется с помощью сеточных или штампованных кожухов из кристаллических сплавов. Например, в том случае, если нужна высокая проницаемость, используются сплавы пермаллоевого класса, например, сплавы с высоким содержанием никеля (79НМ, 80НМА, "Mumetal") или сплавы со средним содержанием никеля (50НМ, 4750). Если требуется высокая индукция насыщения при умеренной проницаемости, то используются электротехническая сталь или карбонильное железо.

Достижение в кристаллических никелевых сплавах высоких магнитных свойств возможно только при проведении дорогостоящей термической обработки в атмосфере чистого водорода. При этом при небольших деформациях, неизбежно возникающих при монтаже экрана, магнитные свойства этих сплавов уменьшаются в десятки раз. Для их восстановления необходимо проводить повторную термообработку.

Аморфные магнитомягкие металлические сплавы лишены этого недостатка и могут практически свободно изгибаться без потери своих высоких магнитных свойств.

Наиболее распространенным способом получения аморфных металлических сплавов является так называемая технология "спиннингования", то есть охлаждение плоской струи расплава на быстро вращающемся диске-холодильнике. При таком способе изготовления аморфные сплавы получают в виде лент толщиной 15-100 мкм и шириной 5-100 мм.

Создание из таких лент эффективных экранов с высокими экранирующими свойствами, которые не изменяются при эксплуатации и монтаже экрана, является актуальной задачей.

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.

Однако в таких экранах невозможно добиться коэффициента экранирования более 100 за счет несплошностей, имеющихся в самом устройстве, и увеличивающихся при нанесении экрана на криволинейные поверхности, что приводит к понижению коэффициента экранирования. Дальнейшее увеличение коэффициента экранирования возможно только увеличением числа слоев, что экономически невыгодно.

Наиболее близким по технической сущности и принятым нами за прототип является изобретение по авторскому свидетельству СССР № 1762430, опубл. 15.09.92 г., суть которого заключается в следующем. Магнитный экран, выполненный в виде цилиндрической поверхности и тканой сетки, образованной лентами аморфного ферромагнитного сплава, причем ленты тканой сетки, расположенные по образующим цилиндрической поверхности, выполнены в виде замкнутого кольца.

Недостатком предлагаемого изобретения является то, что в данной конструкции не обеспечивается 100% сплошность из-за наличия просвета между основными и уточными лентами. При нанесении этой конструкции на криволинейные поверхности имеющиеся несплошности увеличатся, что приведет к понижению коэффициента экранирования.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение коэффициента экранирования за счет создания 100% сплошности экрана и ее сохранения при нанесении экрана на криволинейные поверхности, и использования аморфного металлического сплава с высокими магнитными свойствами (начальная магнитная проницаемость не ниже 10·10³).

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве, состоящем из лент аморфного металлического сплава, согласно изобретению, ленты расположены внахлест с перекрытием не менее толщины ленты и зафиксированы относительно друг друга с помощью эластичного покрытия, обладающего эластичностью не менее 250 и величиной адгезии между компонентами устройства не менее 1 МПа, при этом начальная магнитная проницаемость сплава не ниже 10·10³.

Использование в качестве покрытия материала, обладающего эластичностью не менее 250 и величиной адгезии между компонентами устройства не менее 1 МПа, обеспечивает целостность устройства при его изгибе на малые радиусы кривизны до 5 мм. Проведенные нами эксперименты показали, что при изгибе устройства на диаметр оправки 5 мм отслаивания и растрескивания лент не наблюдается. В этом случае соотношение между диаметром изгиба и толщиной ленты составляет 250, а величина адгезии эластичного покрытия к ленте составляет 1 МПа. При соотношении меньшем, чем 250, и величине адгезии меньшей, чем 1 МПа, наблюдается расслоение устройства и трещины в ленте. Аналогичные соотношения получены нами экспериментально и при других толщинах лент.

Согласно изобретению предлагаемое устройство представлено на чертеже и состоит из лент аморфного металлического сплава (1) и эластичного материала для фиксации положения лент (2).

Конструкция работает следующим образом.

При наложении устройства на криволинейную поверхность изгиб осуществляется не только за счет лент (1), но и за счет эластичного покрытия (2), что обеспечивает защиту криволинейных поверхностей с меньшим радиусом, чем сплошной лист из того же материала одной и той же толщины, не нарушая при этом сплошность конструкции экрана и обеспечивая неизменным коэффициент экранирования как на плоских, так и на криволинейных участках поверхности.

Экранирование магнитных полей происходит за счет замыкания линий магнитного поля в толще материала с высокой начальной магнитной проницаемостью.

Экранирование электромагнитных полей происходит за счет меньшей глубины проникновения электромагнитной волны в материал с высокими магнитными свойствами. Поэтому эффективность экранирования будет выше у того материала, у которого больше начальная магнитная проницаемость.

Использование материалов с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10·10³ позволяет добиться коэффициентов экранирования магнитных полей не ниже 100-200 и электромагнитных полей не ниже 10-30 дБ.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выразится в повышении надежности работы электронных и электротехнических средств, защиты биологических объектов за счет повышения коэффициента экранирования магнитных и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и повышении надежности самого экранирования.

1. Магнитный и электромагнитный экран, состоящий из лент аморфного металлического сплава, отличающийся тем, что ленты расположены внахлест с перекрытием не менее толщины самой ленты и зафиксированы относительно друг друга с помощью эластичного материала, при этом начальная магнитная проницаемость сплава не ниже 10-10³.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что в качестве эластичного используется материал, обладающий эластичностью не менее 250 и величиной адгезии между компонентами устройства не менее 1 МПа.