Что экранирует магнитное поле? Материалы, методы.

Экранирование магнитного поля – комплекс мероприятий по снижению магнитной индукции постоянного или переменного магнитного поля (МП).

Большое количество материалов написано по данной теме, но мало где описывается практическое применение экранирующих материалов по реальному снижению магнитного поля.

Существует 2 метода снижения МП:

  • применение специальных экранов, изготовленных ил сверхпроводников или материалов с высокой магнитной проницаемостью. Эффективны при снижении постоянных или низкочастотных переменных МП;
  • компенсационный. Данный метод основан на формировании вихревых токов в экране, за счет чего происходит гашение/компенсация исходного МП. Метод более эффективен при работе на высоких частотах.

Нас интересует работа в постоянных и низкочастотных переменных МП. В качестве экранов наилучшим материалом является сверхпроводник. Но из-за сложности применения и ряда недостатков, которые выявляются на практике, их применение ограничено.

Главными недостатками при применении сверхпроводников являются:

  • высокая стоимость материалов;
  • необходимость сильного охлаждения для возникновения эффекта сверхпроводимости;
  • высокие требования к однородности материала и его химической чистоте.

Исходя из практики, что лучше экранирует магнитное поле?

На практике наилучшим образом показали себя экраны, выполненные из аморфных сплавов, пермаллоев и из электротехнических/трансформаторных сталей.

Сталь эффективно применять при экранировании больших площадей. Причем листы можно сваривать между собой. При выборе желательно использовать сталь с наибольшей магнитной проницаемостью материала. Толщина металла для снижения уровня МП хотя бы в 2-3 раза нужна минимум 3 мм (ослабление и толщина обусловлена практическим применением). Но у стали есть и недостаток – это большой вес и трудность изготовления сложных форм экранов.

Пермаллой является отличным вариантом. Но у него есть серьезный недостаток. Для создания экрана требуется формовка и отжиг. И если, на экран при эксплуатации прикладывается механическое воздействие, его магнитные свойства теряются. Материал становится неэффективным.

Третьим вариантом являются магнитные экраны, созданные на основе аморфных и нанокристаллических сплавов. На практике определено, что максимальную эффективность из плоских экранов все-таки имеют материалы из аморфных сплавов с максимальной магнитной проницаемостью. Материал довольно тонкий. С защитным покрытием толщина обычно составляет 70-200 микрон. Легко режется ножницами. У некоторых материалов разных производителей, прошедших дополнительную термическую обработку для улучшения магнитных свойств, экраны могут иметь склонность к повышенному охрупчиванию. Определенная хрупкость материала не позволит производить его гибку под острыми углами с малыми радиусами. 

Ряд экранов из аморфных сплавов, не прошедших дополнительную температурную обработку, могут формоваться и гнуться практически без каких-либо ограничений. Причем экранирующие свойства готовых изделий могут превосходить экранирующие свойства материалов, прошедших дополнительную термическую обработку.

Одним из таких является ММР-50 отечественного производства. Подробнее…

ЧТО НЕ ЭКРАНИРУЕТ ПОСТОЯННОЕ И НИЗКОЧАСТОТНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

  • сетки из различных металлов (алюминиевые, медные, стальные);
  • фольга (алюминиевая, медная);
  • оптически прозрачные экранирующие пленки;
  • специальные лаки и краски/штукатурки;
  • ткани.

Эти материалы в основном работают по низкочастотным электрическим полям (при их заземлении) или высокочастотным электромагнитным.