專利名稱：多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電磁屏蔽裝置，尤其是指超低頻的電磁屏蔽裝置。
背景技術：
電磁屏蔽一般分為三種即高頻電磁波屏蔽，超低頻電磁波屏蔽和靜磁場屏蔽。高頻電磁波屏蔽，主要采用吸收和反射原理，高頻電磁波在遇到Al、Cu等屏蔽體時，產生強烈的渦流效應而使電磁波被吸收，同時由于其波阻抗很高，高頻電磁波產生反射損耗。靜磁場屏蔽，簡單地說就是當磁場通過一閉合的高導磁屏蔽體時，由于屏蔽體的導磁率很高，磁阻很低，磁場會通過磁屏蔽通路導出，而使漏入屏蔽體的磁場大幅減少。超低頻電磁屏蔽，主要以靜磁屏蔽原理為主，同時要考慮電磁兼容，也會有部分渦流效應產生的屏蔽作用。
根據電磁屏蔽原理，超低頻(0～300Hz頻率范圍)磁場(超低頻電磁場的干擾包括地磁場、工頻電器如電燈、電動機、輸變電線路等，還有移動的電梯、機車等也都是超低頻干擾源。超低頻電磁場的干擾源幾乎無處不在，對一些磁敏感儀器，如高靈敏度超低頻設備、生物磁場檢測儀器等設備必須進行電磁屏蔽。)由于其頻率低，趨膚效應低，吸收損耗小，波阻抗低，反射損耗也很小，故采用高頻(≥10KHz頻率范圍)電磁波屏蔽的方法(高頻電磁屏蔽技術已相當成熟，其原理是吸收和反射。高頻電磁波屏蔽一般采用Cu、Al等高導電金屬制作，按不同屏蔽系數的要求，采用單層或者多層屏蔽結構。)是很難實現屏蔽的，一般應采用高導磁材料進行磁屏蔽。可以說，超低頻電磁場干擾是電磁屏蔽技術中最難屏蔽的一種干擾。
目前，常見的超低頻電磁屏蔽裝置是單層結構(就是采用單層高導磁合金組成一個閉合的屏蔽體)，它具有結構簡單、制造方便、成本低廉的特點，不足之處是①屏蔽系數低，一般在20～30dB；②不能同時兼容強磁場和弱磁場的屏蔽；③屏蔽層暴露在外，容易受到沖擊、碰撞而導致屏蔽效能的降低(高導磁合金受到沖擊時，磁導率會下降)；因此，這種單層結構的超低頻電磁屏蔽裝置，僅適用于屏蔽要求較低的場所(電磁屏蔽系數在20～30dB；電磁屏蔽系數越高，儀器設備的屏蔽要求越嚴)，而對于屏蔽要求較高的場所(電磁屏蔽系數在75～90dB)，一般來說是不能實現的；即使屏蔽體加厚(屏蔽體一般采用價格不菲的Ni基高導磁合金，厚度尺寸較大，會導致裝置的笨重和成本的巨大支出)，屏蔽效果也不理想。
目前，對于高屏蔽要求(電磁屏蔽系數在75～90dB)的超低頻電磁屏蔽裝置而言，國外有一種多層結構的屏蔽裝置，可以達到75～90dB的電磁屏蔽系數要求，但是，其具體的技術方案(如屏蔽體材料選擇、制作方案)未見任何文字說明(描述)，根據示意圖分析，該長方體外形的屏蔽裝置可能存在電磁屏蔽均衡性較差的缺點(由于磁力線旋轉90°是困難的，在長方體結構直角處的屏蔽死角，易產生漏磁現象，故磁場線在經過屏蔽體的直角處容易進入屏蔽體內，從而導致屏蔽效能的降低，造成電磁屏蔽的效果不穩定，也就是說工作穩定性較差)；國內檢索未發現相關的文獻資料。
發明內容
本實用新型設計一種多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，它采用無棱角筒體的多層復合結構，用于超低頻(0～300Hz頻率范圍)設備的靈敏度測量、調試及腦電波等生物磁場檢測儀器的電磁屏蔽，該屏蔽裝置設計合理、制造容易、使用安裝方便，電磁屏蔽效果佳，滿足了超低頻磁場干擾場所的高效屏蔽(屏蔽系數達到75～90dB)要求。
本實用新型提供的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽裝置主要由外層屏蔽體1、中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5組成，屏蔽體分別接地(避免屏蔽體、中間層屏蔽體2的屏蔽層的層間短路)，屏蔽體形狀是無棱角的、閉合的筒體結構，屏蔽體底部平面有一組m個圓形通洞(通洞用于各個屏蔽體的連接、固定)，屏蔽體側面有1個用于被屏蔽設備出入的活動門9，各個屏蔽體的通洞數量、尺寸、位置匹配，各個屏蔽體的活動門9位置匹配，相鄰屏蔽體之間，外層活動門9尺寸略大于內層活動門9(便于活動門9的開關。開啟時，先打開外層屏蔽體1的活動門9，…，最后打開內層屏蔽體5的活動門9；關閉時，先關閉內外層屏蔽體1的活動門9，…，最后關閉外層屏蔽體1的活動門9。)；外層屏蔽體1是Cu-純Fe二元合金的復合層，外側是厚度3～6mm的純Fe板(一方面，可作為屏蔽體的外殼使用；另一方面，對強磁場起屏蔽作用純鐵的磁飽和強度較高，對強磁場有較高的屏蔽效果。)，內側是厚度0.5～2mm的Cu板(起屏蔽高頻電磁波和導電的作用銅能對高頻電磁波起到很好的屏蔽作用，可以減少屏蔽層的層數，從而降低了成本，減少了屏蔽體的體積)，尺寸匹配的純Fe板與Cu板緊密粘合；內層屏蔽體5是單一的Cu板層，厚度＝1～2mm，一方面起保護中間層屏蔽體2的作用(避免測量儀器進出過程中對屏蔽層的沖擊碰撞)，另一方面起導電和高頻電磁波的屏蔽作用；置于外層屏蔽體1、內層屏蔽體5之間的中間層屏蔽體2(對超低頻電磁干擾起關鍵的電磁屏蔽作用)是一組形狀相似、間距基本相等高導磁合金薄板屏蔽體，中間層屏蔽體2的數量是n＝1～4個(根據被屏蔽物體的體積和屏蔽系數而定，屏蔽系數要求越高，中間層屏蔽體2的數量越多)，中間層屏蔽體2的材料是高導磁合金薄板，厚度＝0.1～2.5mm，間距＝10～250mm(間距太小，屏蔽層易碰撞，發生層間短路；間距太大，屏蔽裝置笨重且制作成本增加)；非磁性、非導電性填料4，填充在外層屏蔽體1、各個中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5之間，使屏蔽體之間完全絕緣隔離(以免破壞磁路)；聯結機構由非金屬平面支撐隔離板8、支撐塊7、主支撐柱6組成，支撐隔離板8安置在相對內層的屏蔽體下面，環柱狀支撐塊7安置在支撐隔離板8、相對外層的屏蔽體之間，主支撐柱6穿過屏蔽體底部通洞、支撐隔離板8孔洞、支撐塊7內孔；支撐塊7呈環柱狀，外徑(外環直徑)略小于屏蔽體底部通洞尺寸(避免支撐塊7與屏蔽體的直接接觸)，內徑(內環直徑)與主支撐柱6外徑尺寸匹配；支撐隔離板8的孔洞尺寸與支撐塊7內徑尺寸匹配；主支撐柱6外徑略小于支撐塊7內徑尺寸；1個支撐塊7和1個支撐隔離板8組成1個聯結件，與中間層屏蔽體2數量n匹配的(n+1)個聯結件和1個主支撐柱6組成1套聯結機構，與屏蔽體底部通洞數量m相等的m套聯結機構將外層屏蔽體1、n個中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5固定在一起；主支撐柱6可以是實心的，可以是空心的，m個主支撐柱6中，至少有1個是空心的(用于被屏蔽設備的電纜線的連接)；屏蔽裝置內部所有金屬零件采用無磁材料制作；上述結合構成本實用新型。
銅電纜網3布置在中間層屏蔽體2的外表面(對屏蔽層進行消磁)，銅電纜網3可以是1層，布置在某1個中間層屏蔽體2的外表面；也可以是n層，布置在n個中間層屏蔽體2的外表面。
屏蔽裝置內部所有金屬零件，采用的無磁材料是指無磁不銹鋼、銅、鋁。
無棱角筒體形狀的屏蔽體，可以是圓形筒體、圓弧形筒體、橢圓形筒體。
屏蔽體底部平面的m個圓形通洞，分布一沿同心圓均勻分布3～5個圓形通洞；分布二沿同心圓均勻分布3～5個圓形通洞，中心有1個圓形通洞。
安置在同一個屏蔽體底部的非金屬平面支撐隔離板8，可以是一個整體。
緊密粘合的外層屏蔽體1，外側的純Fe板與內側的Cu板的粘合方式是鉚接、焊接。
中間層屏蔽體2，系采用高導磁合金薄板鉚接方式連接，接縫處保持10～20mm重疊(以較少接縫處的磁阻)；材料可以選用1J85材料(1J85材料具有極高的磁導率，對超低頻段電磁屏蔽具有很好的效果)。
填充在屏蔽體、n個中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5之間的非磁性、非導電性填料4，可以是泡沫塑料和發泡劑。
屏蔽體側面活動門9，可以采用鉸鏈連接。
環柱狀支撐塊7的材料，可以是金屬材料(提高各個屏蔽體的連接強度)，也可以是非金屬材料。
與現有技術相比，本實用新型具有下列優點(1)設計新穎、合理；(2)制作成本較低；(3)使用方便，電磁屏蔽效果佳。
圖1是本實用新型的結構示意圖圖2是圖1的A-A示意圖圖3是各屏蔽體的連接示意圖具體實施方案上海某鋼鐵研究所實施本實用新型，用于一種超低頻靈敏度測量設備的電磁屏蔽。本實用新型提供的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽裝置由外層屏蔽體1、中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5組成，屏蔽體分別接地，屏蔽體形狀是圓形(無棱角)的、閉合的筒體結構，屏蔽體底部平面有一組4(m＝4)個圓形通洞沿同心圓均勻分布3個、中心有1個，屏蔽體側面有1個活動門9(采用鉸鏈連接，用于被屏蔽設備的出入)，各個屏蔽體的通洞數量、尺寸、位置匹配，各個屏蔽體的活動門9位置匹配，相鄰屏蔽體之間，外層活動門9尺寸略大于內層活動門9；外層屏蔽體1是Cu-純Fe二元合金的復合層，外側的純Fe板(厚度4mm)與內側的Cu板(厚度1mm)緊密粘合(以鉚接方式)；內層屏蔽體5是單一的Cu板層，厚度＝1mm；置于外層屏蔽體1、內層屏蔽體5之間的中間層屏蔽體2是一組形狀相似、間距基本相等高導磁合金薄板屏蔽體，中間層屏蔽體2的數量是n＝3個，材料是1J85高導磁合金薄板，厚度＝2mm，間距＝70～130mm，以鉚接(連接)方式將薄板制作成屏蔽體，鉚接采用無磁材料的鋁抽芯全鋁鉚釘，鉚接貼合面寬度＞10mm；3層銅電纜網3分別布置在3個中間層屏蔽體2的外表面(對屏蔽層進行消磁)；泡沫塑料和發泡劑填料4(非磁性、非導電性填料)，填充在外層屏蔽體1、各個中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5之間，使屏蔽體之間完全絕緣隔離；支撐塊7呈環柱狀，內環直徑與屏蔽體底部通洞尺寸匹配，支撐塊7材料是金屬材料；非金屬平面支撐隔離板8的孔洞尺寸與屏蔽體底部通洞、支撐塊7內環直徑尺寸匹配；主支撐柱6外徑略小于支撐塊7內環；1個支撐塊7和1個支撐隔離板8組成1個聯結件，4個(n+1)聯結件和1個主支撐柱5組成1套聯結機構，4(m＝4)套聯結機構將外層屏蔽體1、3(n＝3)個中間層屏蔽體2、內層屏蔽體5固定在一起；4個主支撐柱6中，與屏蔽體底部中心通洞相連的主支撐柱6是空心的(用于被屏蔽設備的電纜線的連接)，與屏蔽體底部同心圓均勻分布的3個通洞相連的主支撐柱6是可以是實心的，也可以是空心的；屏蔽裝置內部所有金屬零件采用無磁材料(無磁不銹鋼、銅、鋁)制作；安置在同一個屏蔽體底部的非金屬平面支撐隔離板8，是一個整體。
本實用新型具有設計合理、制造容易、使用安裝方便、電磁屏蔽效果佳的特點，實測數據達到超低頻(0～300Hz頻率范圍)磁場干擾的高屏蔽(屏蔽系數達到75～90dB)的技術要求(見表一)，滿足了超低頻設備靈敏度測量等高端產品的電磁屏蔽要求。
電磁屏蔽裝置的實測數據表一
權利要求1.多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽裝置主要由外層屏蔽體(1)、中間層屏蔽體(2)、內層屏蔽體(5)組成，屏蔽體分別接地，屏蔽體形狀是無棱角的、閉合的筒體結構，屏蔽體底部平面有一組m個圓形通洞，屏蔽體側面有1個用于被屏蔽設備出入的活動門(9)，各個屏蔽體的通洞數量、尺寸、位置匹配，各個屏蔽體的活動門(9)位置匹配，相鄰屏蔽體之間，外層活動門(9)尺寸略大于內層活動門(9)；外層屏蔽體(1)是Cu-純Fe二元合金的復合層，外側是厚度3～6mm的純Fe板，內側是厚度0.5～2mm的Cu板，尺寸匹配的純Fe板與Cu板緊密粘合；內層屏蔽體(5)是單一的Cu板層，厚度＝1～2mm；置于外層屏蔽體(1)、內層屏蔽體(5)之間的中間層屏蔽體(2)是一組形狀相似、間距基本相等高導磁合金薄板屏蔽體，中間層屏蔽體(2)的數量是n＝1～4個，中間層屏蔽體(2)的材料是高導磁合金薄板，厚度＝0.1～2.5mm，間距＝10～250mm；非磁性、非導電性填料(4)，填充在外層屏蔽體(1)、各個中間層屏蔽體(2)、內層屏蔽體(5)之間，使屏蔽體之間完全絕緣隔離；聯結機構由非金屬平面支撐隔離板(8)、支撐塊(7)、主支撐柱(6)組成，支撐隔離板(8)安置在相對內層的屏蔽體下面，環柱狀支撐塊(7)安置在支撐隔離板(8)、相對外層的屏蔽體之間，主支撐柱(6)穿過屏蔽體底部通洞、支撐隔離板(8)孔洞、支撐塊(7)內孔；支撐塊(7)呈環柱狀，外徑略小于屏蔽體底部通洞尺寸，內徑與主支撐柱(6)外徑尺寸匹配；支撐隔離板(8)的孔洞尺寸與支撐塊(7)內徑尺寸匹配；主支撐柱(6)外徑略小于支撐塊(7)內徑尺寸；1個支撐塊(7)和1個支撐隔離板(8)組成1個聯結件，與中間層屏蔽體(2)數量n匹配的(n+1)個聯結件和1個主支撐柱(6)組成1套聯結機構，與屏蔽體底部通洞數量m相等的m套聯結機構將外層屏蔽體(1)、n個中間層屏蔽體(2)、內層屏蔽體(5)固定在一起；主支撐柱(6)可以是實心的，可以是空心的，m個主支撐柱(6)中，至少有1個是空心的；屏蔽裝置內部所有金屬零件采用無磁材料制作；上述結合構成本實用新型。
2.根據權利要求1所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于銅電纜網(3)布置在中間層屏蔽體(2)的外表面，銅電纜網(3)可以是1層，布置在某1個中間層屏蔽體(2)的外表面；也可以是n層，布置在n個中間層屏蔽體(2)的外表面。
3.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽裝置內部所有金屬零件，采用的無磁材料是無磁不銹鋼、銅或鋁。
4.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于無棱角筒體形狀的屏蔽體可以是圓形筒體、圓弧形筒體或橢圓形筒體。
5.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽體底部平面的m個圓形通洞的分布可以是3～5個圓形通洞沿同心圓均勻分布，或1個圓形通洞在中心、3～5個圓形通洞沿同心圓均勻分布。
6.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于安置在同一個屏蔽體底部的非金屬平面支撐隔離板(8)，可以是一個整體。
7.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于緊密粘合的外層屏蔽體(1)，外側的純Fe板與內側的Cu板的粘合方式是鉚接、焊接。
8.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于中間層屏蔽體(2)，系采用高導磁合金薄板鉚接方式連接，接縫處保持10～20mm重疊；材料可以選用1J85材料。
9.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于填充在外層屏蔽體(1)、n個中間層屏蔽體(2)、內層屏蔽體(5)之間的非磁性、非導電性填料(4)可以是泡沫塑料或發泡劑。
10.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于屏蔽體側面活動門(9)，可以采用鉸鏈連接。
11.根據權利要求1或2所述的多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征在于環柱狀支撐塊(7)的材料可以是金屬材料，或非金屬材料。
專利摘要多層復合結構的超低頻電磁屏蔽裝置，其特征是不同材料制作的外層、中間層、內層屏蔽體分別接地，屏蔽體呈閉合的圓形筒體，底部有m個用于聯結的圓形通洞；外層屏蔽體是內側2mm的Cu板、外側6mm純Fe板的復合層；內層屏蔽體是2mm的Cu板；中間層屏蔽體是n＝1～4個高導磁合金薄板屏蔽體(厚度2mm，間距60mm)；非磁性、非導電性填料填充在各個屏蔽體之間；多個環柱狀支撐塊、非金屬平面支撐隔離板及m個主支撐柱(至少有1個主支撐柱是空心的)組成的聯結機構將各個屏蔽體固定在一起；裝置內部所有金屬零件采用無磁材料制作。本實用新型具有設計合理、制造容易、使用安裝方便的特點，達到超低頻(0～300Hz頻率范圍)磁場干擾的高屏蔽要求(屏蔽系數75～90dB)。
文檔編號G12B17/00GK2874722SQ200520045219
公開日2007年2月28日 申請日期2005年9月23日 優先權日2005年9月23日
發明者陸建生, 趙海燕, 黃劍 申請人:寶鋼集團上海五鋼有限公司