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機械社區

標題: 請教：磁場如何屏蔽 [打印本頁]

作者: wpc 時間: 2006-9-30 00:32
標題: 請教：磁場如何屏蔽
在永磁體產生的磁場中有一機械微動開關，為了使開關在工作中不受磁場影響如何屏蔽磁場？

作者: syw開門造車 時間: 2006-9-30 04:42
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
樓主網友好！

是會有影響的，最好改用光電并關。

syw 060930---04.42

作者: hujie 時間: 2006-9-30 08:48
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
斗膽進言，可不可以加一個金屬罩屏蔽一下。

作者: syw開門造車 時間: 2006-9-30 09:02
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
樓主網友好！

干嘛要用這個詞：“斗膽進言”。

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你可以用鐵質材料將其全封閉，在“機械微動開關”的接觸點處鉆個孔，

將接觸點探出既可。

syw 060930---09.02

作者: 小白菜 時間: 2006-9-30 09:48
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
普通金屬不行,要用高飽和通量密度材料

作者: FHQ1489 時間: 2006-9-30 19:01
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
不懂,努力學習中
記得可以用金屬網罩屏蔽
但效果不太好

作者: 黃一鈁 時間: 2006-9-30 23:18
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
請問能否使用象鼠標內部的那種塑料接觸式微動開關？

作者: carboy496 時間: 2006-10-1 09:56
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
同意SYW開門造車用光電開關我以前有輛電動自行車的調速開關就是光電型的在塑料片上黑色為漸變色控制系統根據接收頭電流強弱不同來調速絕對不受電磁影響

作者: yumeng 時間: 2006-10-2 19:14
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
磁場的屏蔽問題，是一個既具有實際意義又具有理論意義的問題。根據條件的不同，電磁場的屏蔽可分為靜電屏蔽、靜磁屏蔽和電磁屏蔽三種情況，這三種情況既具有質的區別，又具有內在的聯系，不能混淆。

靜電屏蔽

在靜電平衡狀態下，不論是空心導體還是實心導體；不論導體本身帶電多少，或者導體是否處于外電場中，必定為等勢體，其內部場強為零，這是靜電屏蔽的理論基礎。因為封閉導體殼內的電場具有典型意義和實際意義，我們以封閉導體殼內的電場為例對靜電屏蔽作一些討論。

（一）封閉導體殼內部電場不受殼外電荷或電場影響。

如殼內無帶電體而殼外有電荷q，則靜電感應使殼外壁帶電。靜電平衡時殼內無電場。這不是說殼外電荷不在殼內產生電場，根發電場。由于殼外壁感應出異號電荷，它們與q在殼內空間任一點激發的合場強為零。因而導體殼內部不會受到殼外電荷q或其他電場的影響。殼外壁的感應電荷起了自動調節作用。如果把上述空腔導體外殼接地，則外殼上感應正電荷將沿接地線流入地下。靜電平衡后空腔導體與大地等勢，空腔內場強仍然為零。如果空腔內有電荷，則空腔導體仍與地等勢，導體內無電場。這時因空腔內壁有異號感應電荷，因此空腔內有電場。此電場由殼內電荷產生，殼外電荷對殼內電場仍無影響。

由以上討論可知，封閉導體殼不論接地與否，內部電場不受殼外電荷影響。

（二）接地封閉導體殼外部電場不受殼內電荷的影響。

如果殼內空腔有電荷q，因為靜電感應，殼內壁帶有等量異號電荷，殼外壁帶有等量同號電荷，殼外空間有電場存在，此電場可以說是由殼內電荷q間接產生。也可以說是由殼外感應電荷直接產生的。但如果將外殼接地，則殼外電荷將消失，殼內電荷q與內壁感應電荷在殼外產生電場為零。可見如果要使殼內電荷對殼外電場無影響，必須將外殼接地。這與第一種情況不同。

這里還須注意：

①我們說接地將消除殼外電荷，但并不是說在任何情況殼外壁都一定不帶電。假如殼外有帶電體，則殼外壁仍可能帶電，而不論殼內是否有電荷。

②實際應用中金屬外殼不必嚴格完全封閉，用金屬網罩代替金屬殼體也可達到類似的靜電屏蔽效果，雖然這種屏蔽并不是完全、徹底的。

③在靜電平衡時，接地線中是無電荷流動的，但是如果被屏蔽的殼內的電荷隨時間變化，或者是殼外附近帶電體的電荷隨時間而變化，就會使接地線中有電流。屏蔽罩也可能出現剩余電荷，這時屏蔽作用又將是不完全和不徹底的。

總之，封閉導體殼不論接地與否，內部電場不受殼外電荷與電場影響；接地封閉導體殼外電場不受殼內電荷的影響。這種現象，叫靜電屏蔽。靜電屏蔽有兩方面的意義：

其一是實際意義：屏蔽使金屬導體殼內的儀器或工作環境不受外部電場影響，也不對外部電場產生影響。有些電子器件或測量設備為了免除干擾，都要實行靜電屏蔽，如室內高壓設備罩上接地的金屬罩或較密的金屬網罩，電子管用金屬管殼。又如作全波整流或橋式整流的電源變壓器，在初級繞組和次級繞組之間包上金屬薄片或繞上一層漆包線并使之接地，達到屏蔽作用。在高壓帶電作業中，工人穿上用金屬絲或導電纖維織成的均壓服，可以對人體起屏蔽保護作用。在靜電實驗中，因地球附近存在著大約100V／m的豎直電場。要排除這個電場對電子的作用，研究電子只在重力作用下的運動，則必須有eE＜meg，可算出E＜10-10V／m，這是一個幾乎沒有靜電場的“靜電真空”，這只有對抽成真空的空腔進行靜電屏蔽才能實現。事實上，由一個封閉導體空腔實現的靜電屏蔽是非常有效的。

其二是理論意義：間接驗證庫侖定律。高斯定理可以從庫侖定律推導出來的，如果庫侖定律中的平方反比指數不等于2就得不出高斯定理。反之，如果證明了高斯定理，就證明庫侖定律的正確性。根據高斯定理，絕緣金屬球殼內部的場強應為零，這也是靜電屏蔽的結論。若用儀器對屏蔽殼內帶電與否進行檢測，根據測量結果進行分析就可判定高斯定理的正確性，也就驗證了庫侖定律的正確性。最近的實驗結果是威廉斯等人于1971年完成的，指出在式

F=q1q2/r2±δ中，δ＜（2.7±3.1）×10-16，

可見在現階段所能達到的實驗精度內，庫侖定律的平方反比關系是嚴格成立的。從實際應用的觀點看，我們可以認為它是正確的。

靜磁屏蔽

靜磁場是穩恒電流或永久磁體產生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。

靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料做成截面如圖7的回路，則在外磁場中，絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導率比空氣的磁導率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場的磁感應線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內通過，而進入空腔的磁通量極少。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場，從而達到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層，故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應用。例如變壓器或其他線圈產生的漏磁通會對電子的運動產生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產品的質量，必須將產生漏磁通的部件實行靜磁屏蔽。在手表中，在機芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。

前面指出，靜電屏蔽的效果是非常好的。這是因為金屬導體的電導率要比空氣的電導率大十幾個數量級，而鐵磁物質與空氣的磁導率的差別只有幾個數量級，通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。所以效果良好的磁屏蔽一般都比較笨重。但是，如果要制造絕對的“靜磁真空”，則可以利用超導體的邁斯納效應。即將一塊超導體放在外磁場中，其體內的磁感應強度B永遠為零。超導體是完全抗磁體，具有最理想的靜磁屏蔽效果，但目前還不能普遍應用。

電磁屏蔽

電磁場在導電介質中傳播時，其場量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數規律衰減。從能量的觀點看，電磁波在導電介質中傳播時有能量損耗，因此，表現為場量振幅的減小。導體表面的場量最大，愈深入導體內部，場量愈小。這種現象也稱為趨膚效應。利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而作成電磁屏蔽裝置。它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義。

電磁屏蔽是抑制干擾，增強設備的可靠性及提高產品質量的有效手段。合理地使用電磁屏蔽，可以抑制外來高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設備。如在收音機中，用空芯鋁殼罩在線圈外面，使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用屏蔽線也是這個道理。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內部的元件或設備所產生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設備。

用什么材料作電磁屏蔽呢？因電磁波在良導體中衰減很快，把由導體表面衰減到表面值的1/e（約36.8％）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有電磁屏蔽，電磁場在導電介質中傳播時，其場量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數規律衰減。從能量的觀點看，電磁波在導電介質中傳播時有能量損耗，因此，表現為場量振幅的減小。導體表面的場量最大，愈深入導體內部，場量愈小。這種現象也稱為趨膚效應。利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而作成電磁屏蔽裝置。它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義。

電磁屏蔽是抑制干擾，增強設備的可靠性及提高產品質量的有效手段。合理地使用電磁屏蔽，可以抑制外來高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設備。如在收音機中，用空芯鋁殼罩在線圈外面，使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用屏蔽線也是這個道理。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內部的元件或設備所產生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設備。

用什么材料作電磁屏蔽呢？因電磁波在良導體中衰減很快，把由導體表面衰減到表面值的1/e（約36.8％）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有

其中μ和σ分別為屏蔽材料的磁導率和電導率。若電視頻率f=100 MHz，對銅導體（σ=5.8×107／ ·m，μ≈μo＝4π×10-7H／m）可求出d=0．00667mm。可見良導體的電磁屏蔽效果顯著。如果是鐵（σ＝107／ ·m）則d=0.016mm。如果是鋁（σ＝3.54×107／ ·m）則d＝0.0085mm。

為了得到有效的屏蔽作用，屏蔽層的厚度必須接近于屏蔽物質內部的電磁波波長（λ=2πd）。如在收音機中，若f＝500kHz，則在銅中d＝0.094mm（λ=0.59mm）。在鋁中d＝0.12mm（λ=0.75mm ）。所以在收音機中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的屏蔽效果。因為電視頻率更高，透入深度更小些，所需屏蔽層厚度可更薄些，如果考慮機械強度，要有必要的厚度。在高頻時，由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大，從而造成諧振電路品質因素Q值的下降，故一般不采用高磁導率的磁屏蔽，而采用高電導率的材料做電磁屏蔽。在電磁材料中，因趨膚電流是渦電流，故電磁屏蔽又叫渦流屏蔽。

在工頻（50Hz）時，銅中的d＝9.45mm，鋁中的d＝11.67mm。顯然，采用銅、鋁已很不適宜了，如用鐵，則d＝0.172mm，這時應采用鐵磁材料。因為在鐵磁材料中電磁場衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻，無需考慮Q值問題。可見，在低頻情況下，電磁屏蔽就轉化為靜磁屏蔽。電磁屏蔽和靜電屏蔽有相同點也有不同點。相同點是都應用高電導率的金屬材料來制作；不同點是靜電屏蔽只能消除電容耦合，防止靜電感應，屏蔽必須接地。而電磁屏蔽是使電磁場只能透入屏蔽體一薄層，借渦流消除電磁場的干擾，這種屏蔽體可不接地。但因用作電磁屏蔽的導體增加了靜電耦合，因此即使只進行電磁屏蔽，也還是接地為好，這樣電磁屏蔽也同時起靜電屏蔽作用。

綜上所述，靜電屏蔽、靜磁屏蔽、電磁屏蔽的物理內容、物理條件、屏蔽作用是不同的，所用材料也要從具體情況出發。但它們都是屏蔽電磁場，是有本質聯系的。

作者: wpc 時間: 2006-10-2 22:21
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
非常感謝各位高手的指點！
請問是否有較低成本的屏蔽方法？

作者: 貝貝 時間: 2006-10-2 22:31
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
某企業曾經是plc控制器受中頻電磁干擾無法正常工作，請專業研究機構合著名大學學者都沒法解決，最后是將plc供電電源改為干電池串聯供電，一切干擾全沒，工作正常。不知道對你這里是否合適

作者: 黃一鈁 時間: 2006-10-3 07:53
標題: Re: 請教：磁場如何屏蔽
我在7樓說的方法，成本較低，樓主可以試一下！

作者: zhouyang 時間: 2008-4-20 07:54
標題: 回復 5# 的帖子
贊成你的觀點

作者: qq281696675 時間: 2008-4-27 09:09
真是長見識了!以前只知道用鐵質網狀罩住，卻不知道還要用特殊的高飽和通量密度材料．我倒覺得從兩個極端去解決問題：１，是使用不受磁場干擾的微動開關．如光電開關，塑料開關．２，消除磁場．當然在電氣中磁場總是存在的．但我們可以減少．如采用直流電源．

作者: guxiangjun2008 時間: 2010-3-31 22:16
磁屏蔽理論和實踐１　引言　　在低頻（ＤＣ到１００ＫＨｚ）磁屏蔽中，設計低成本屏蔽體的最關鍵因素是對磁屏蔽的透徹理解。其目的是要達到減少所規定的磁場，這樣使其對所屏蔽的器件或系統不形成威脅。一旦這一目標被確定，就應考慮會影響到屏蔽體的低成本設計的一些基本設計因素。這些包括：材料的選擇、主要設計參數和加工工藝。２　材料的選擇　　對于屏蔽體來說，所選擇的材料的類型對其性能和成本影響極大。在設計屏蔽體時有一點是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。對這些不同性能的理解就可使你選擇合適的材料，去滿足目標要求。　　磁屏蔽材料要根據各自的特性進行選擇，特別是磁導率和磁飽和性能。由于在變更低頻磁場方向的效能，所以高磁導率材料（比如含８０％的鎳合金Ｍumetal,這是一種高磁導率鐵鎳合金）是經常使用的屏蔽材料。這些合金可滿足ＭＩＬ－Ｎ－１４４１１Ｃ部分１和ＡＳＴＭ　Ａ７５３－９７樣式４的要求。其可得到的相對較薄的厚度為０.002到0.125英寸，并極易被有經驗的屏蔽加工者加工出來。　　在需要于極小空間內降低磁場時，典型上使用這些合金。在需要提供比要求更高屏蔽時，或是磁場強度（在較高場強時更為典型）需要具有更高飽和值材料時，這些材料常被選中。　　在屏蔽目標僅需要稍微減少場強時（減少１～１／４），或是當場強足以使高磁導率屏蔽體飽和時，超低碳鋼（ＵＬＣＳ）可能是最佳的選擇。這些較低成本材料的碳含量典型小于0.01％；與其它鋼相比，其有較高的磁導率和極優的飽和性能。這些材料具有較小的柔韌性，并比硅鋼較容易制造，這就允許在大面積屏蔽項目中容易安裝和以同樣的方式加工出小型組件。ＵＬＣＳ可與高磁導率材料一起使用，以為需要高飽和保護和高衰減等級建立最佳的屏蔽體。　　對于低溫用的屏蔽體，Ｃryoperm　１０（為德國Vaccumschmelze GmbHg公司的注冊商標）為一種最佳選擇。與Ｍumetal一樣，Ｃryoperm　１０也是一種高磁導率鎳鐵合金，它是經特殊加工而成的，以提供在降低溫度時磁導率增加。標準的屏蔽合金（比如Ｍumetal）在低溫時就失去了其大部分磁導率。但是Cryoperm１０可在77.3到４.2°Ｋ時的磁導率卻增加１０倍。表１示出了最常用的屏蔽材料的磁導率飽和值的比較。　飽和磁導率材料（高斯） μ（最大） μ（40） Amumetal（80%鎳） 8，000 400，00 60，000 Amunickel（48%鎳） 15，000 150，000 12，000 Cryoperm10 9，000 250，000 65，000 超低碳鋼 22，000 4，000 1，000 表1　　由于材料的成本占屏蔽體價格的一半，所以使用較薄的尺寸能滿足所要求的屏蔽特性和結構性能是最好了。厚度為0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的選擇。這些箔材能以同等的化學組分和性能特性獲得，并可作為標準的以鎳為基礎的和ＵＬＣＳ材料。　　設計低成本屏蔽體的最重要的一步，就是對這些典型屏蔽材料特性及其對屏蔽性能影響的了解。一旦合適的材料被選中，其重點要集中于基本的設計考慮，以使其不但性能最佳，而且對成本的影響最小。３　設計考慮　　大部分屏蔽體用的公式和模型的開發是基于圓形或無限長的圓柱體幾何形狀的。在實際應用中，所給定屏蔽體的實踐形狀由器件結構和屏蔽體自身的可利用空間所決定。在設計一屏蔽體時，要了解的重要的結構是，要使磁力線旋轉９０°是困難的。但是，圓形屏蔽體，比如要改變圓柱體或是具有圓形角的盒體的磁力線的方向要比具有方形角的屏蔽體容易一些。類似地，對于包容已進入屏蔽材料的磁力線并改變其方向，圓角要比尖角好一些。保持可提供低磁阻路徑的屏蔽體形狀簡單或磁場運動的“最低磁阻路徑”是很重要的。　　屏蔽體的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性極大。屏蔽體的有效半徑越小，其整體性能就越好。但是，設計屏蔽體的目的是使其包絡試圖屏蔽的組件和空間，并應該靠得很近。由于材料占屏蔽體設計的大部分成本，因此較小屏蔽體就可以在較低成本下獲得較優的性能。　　每當有可能，屏蔽體應與所有壁靠近，以避免場泄漏。這種結構（即使是矩形）也是最接近于圓形的，它可以建立一個半閉合的磁路。另外，全部箱體可在所有軸上獲得屏蔽特性，這樣就可以保證最好的屏蔽性能。當特殊的性能和進出口需要時，可移動的蓋板、罩和門均可組合到屏蔽體設計中去。　　在利用蓋板、罩和門時或使用兩塊或多塊板構建屏蔽體時，在多塊板間保持磁連續性和電接觸是很重要的。可通過機械式（利用磨擦組件）或焊接保持磁連續性。在拐角或過渡連接，使用焊接可獲得最佳性能。維持表面間的連續性就可以保證磁力線連續沿其低磁阻路徑前進，這樣可以提高屏蔽效能。在交流場，保持磁連續性就允許較高的感應電流屏蔽，在直流場，對于適當的磁力線分路，連續性也是重要的。　　如果你不能靠近屏蔽體的一端或兩端，要特別注意開端的長一直徑比。屏蔽體的這種長—直徑比至少應為４：１，以避免“端接效應”和磁力線穿透屏蔽體范圍。經驗法則是，屏蔽體需要延伸到器件的外部，這樣可以用與開孔半徑相等部分進行保護。由于增加了屏蔽體的長度同時保持直徑不變，就可以用無限長圓柱體模型進行近似。當圓柱型或矩形屏蔽體需要大的開孔時，垂直于屏蔽體壁的的管可用于由于開孔而引起屏蔽體的磁場強度的減少。管的長度應正比于所屏蔽的開孔的直徑。　　在設計過程早期就應考慮這些問題，可使這些主要設計參數對屏蔽體的成本影響較小。但是，這些因素要比材料本身對屏蔽體性能的影響要大。這樣，在設計屏蔽體時，最先保證這些基本參數通常是需要的。４　生產技術　　一種好的屏蔽體設計要涉及到加工過程，其可提供所需要的結構和特性。在過去，大部分磁屏蔽體是用標準的精密片狀金屬加工技術通過剪切、穿孔、成型和焊接加工出來的。現在，利用先進的激光切割系統，個別部件的剪切和計算機化的數字控制沖孔都由一步激光切割技術所代替。主要的屏蔽元件的一步加工技術可使加工時間更快和降低加工成本，而無須高成本的加工方法。特別是對于型材和特殊設備（比如專用切割和系列化），這種過程可為屏蔽設計者提供更大的靈活性。　　利用母材并使用縫隙和連接點的氬弧焊或疊層縫隙的點焊，就可以組裝多個屏蔽元件。氬弧焊可使組裝的屏蔽體得到最佳化的磁連續性，它可用于使用高屏蔽性能方面。對于大部分應用，與氬弧焊相比，法蘭和疊層連接的點焊可獲得更高級的磁連續性。　　為使典型的屏蔽合金（如Mumetal）達到最佳性能，還要進行特殊的被稱為氫退火的熱處理循環。一旦所有加工過程完成，就可以進行退火過程。但在退火以后，對屏蔽體進行沖擊和振動試驗，將降低材料的性能。嚴格遵守所規定的退火周期，不但能保證獲得最佳磁屏蔽性能，而且還可以將未退火材料的磁導率平均提高４０倍。５　結論　　對所規定的屏蔽任務的了解有助于最好的材料、結構和加工藝的選擇。這種評價可在最佳成本下保持最好的屏蔽性能。

作者: xtw77wh 時間: 2010-4-1 18:53
你把你的微動開關的材料換成不受磁場吸引的材料，不就可以了嗎，試試

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