屏蔽技术应用于高频变压器中的设计方案

　　3屏蔽材料选择与屏蔽罩设计
　　众所周知，电磁场产生的干扰影响可以通过磁屏蔽、磁隔离和转移元件等产生的作用使其减至最小或消除。磁场通过导磁材料比其通过空气或其它介质材料时更容易被转移。所以，常常使用高磁导率的磁性材料来制成环状或密封的屏蔽元件。

　3.1屏蔽材料的类型
　　屏蔽效果是根据设备或元器件被屏蔽后磁场强度衰减的程度来度量的。屏蔽后磁场强度的衰减率或衰减量是材料的磁导率、厚度和屏蔽罩的尺寸的函数。高磁导率材料比低磁导率材料昂贵，但如果用单层高磁导率材料的屏蔽效果与多层低磁导率材料的屏蔽效果相同，则可能选用厚度薄的高磁导率材料更经济。

　　目前用于屏蔽的主要磁性材料见表1。
 

　　3.2屏蔽材料的选择
　　如上所述，屏蔽材料的磁导率、屏蔽罩的几何形状，材料的厚度等都影响磁屏蔽的效果，所以，选用屏蔽材料的原则是：

　　a.要使外部磁场得到最大衰减，需要用高磁导率(μ)的材料；

　　b.磁屏蔽的效果也是屏蔽罩材料壁厚对屏蔽罩直径（在采用矩形屏蔽罩时为其对角线）之比率（t/D）的函数。

　　c.如果外部的干扰磁场太高，屏蔽罩的衰减作用将减小。这是因为外部磁场太高时，磁性材料将接近于磁饱和状态。

　　d.在通常情况下，用厚的金属材料制造屏蔽罩是不现实的。因为其成本高。可以用薄型金属箔很简单地缠绕在受磁场影响的元件上来替代屏蔽罩。

　　3.3屏蔽罩的设计
　　a.进行屏蔽罩设计时，需要以下一些数据：
　　①对屏蔽材料能够衰减多少磁场强度必须进行测量或估算得出数据。
　　②为了得到良好的磁屏蔽效果，必须挑选最合适的屏蔽罩形状。典型的或相对可被选用的几何形状包括长圆柱体、矩形壳体；另有球体、平板或圆锥体也会被采用。

　　b.设计屏蔽罩时，必须首先确定磁通密度值（高斯），同时以此选择屏蔽材料的厚度。因为屏蔽材料的μ值与β值的分布图是非线性关系，作用于屏蔽罩的磁通密度必须使材料达到其峰值磁导率，例如坡莫合金和mumetal的磁通密度应在3600高斯左右。
　　屏蔽材料的厚度可由以下公式计算确定：
　　t＝1.25DH/B                      （英寸）
　　式中，D是衰减率，由屏蔽前的磁场强度除屏蔽后的磁场强度得到。镍含量高的磁性材料的μ值最小可达到80000。

　　c.设计屏蔽罩时，应注意以下事项：

　　①对于强度很高的磁场，可以使用多层材料制作屏蔽罩，最靠近强磁场的那一层材料应是能够削弱较大磁通量的合金材料，如48合金、magnesill；而第二层应采用高磁导率的材料如坡莫合金；如果有条件，应允许磁场发射源和最靠近它的那一层屏蔽材料之间的空隙最小（1/2″左右）。在设计与制造习惯上，于多层屏蔽材料的每层之间是用聚酯薄膜相间隔的。

　　②如果屏蔽罩对屏蔽的目标实现不了封闭磁场发射源杂散磁场的目的，则常常采用平板插在它们两者之间。如果平板的高度与宽度比磁场发射源和要求屏蔽物的尺寸大得多，则可以封闭杂散磁场。

　　③如果用厚度小于0.006″的金属板作屏蔽材料，则一般是用于样机上，因为这种厚度便于手工成型。如果是批量生产用机械方法制作屏蔽罩，应该采用较厚的材料。但应注意，任何较强力的机械作业如折弯、冲压、焊接等都会使材料产生应力，从而使材料性能下降，这就需要通过合适温度的退火来改善。

　　④通常，在低频（600Hz左右）状态，屏蔽罩的长度对直径的比率大于3时，把屏蔽材料的厚度从0.014增厚至0.050，则屏蔽效果增强；如果比率低于3，增加材料厚度至0.025时，则影响磁场衰减的程度很小。