電磁屏蔽原理介紹概述1.1電磁屏蔽電磁屏蔽，就是在某些系統(tǒng)中使用一些特殊材料來做到絕緣，用來削弱或者使電場、磁場以及電磁波等消失，使得其對空間外部位置的各種影響因素被削弱。普遍來講，在一個(gè)頻率大于10kHz的交錯電磁場中，會散發(fā)許多電磁輻射從而影響生物體的健康。所以，在會產(chǎn)生輻射場的場系統(tǒng)中必須要有電磁屏蔽措施和屏蔽方案。在設(shè)計(jì)好合適的電磁屏蔽方案后，系統(tǒng)的輻射場會被削弱很多，對于生物體的傷害會減少很多了。電磁干擾主要是近場干擾。當(dāng)電磁場交叉的頻率較低時(shí)，隨著電場和磁場的交點(diǎn)越來越多，產(chǎn)生的電磁輻射也越來越打，輻射的距離也變得更遠(yuǎn)。當(dāng)電磁輻射變成遠(yuǎn)場輻射以后，要想減少輻射，必須從減少電場和磁場的交點(diǎn)出發(fā)，分別利用點(diǎn)屏蔽和磁屏蔽，從而形成一個(gè)良好的系統(tǒng)電磁屏蔽。電感耦合形式的無線傳能系統(tǒng)而言，它用來制作屏蔽體的材料一般是選用低導(dǎo)電性磁性材料。因?yàn)樗趥髂艿臅r(shí)候，會產(chǎn)生高頻電流，從而使屏蔽材料變性，使得材料的屏蔽能力下降。1.1.1電屏蔽原理無線傳能系統(tǒng)中都會添加點(diǎn)電屏蔽結(jié)構(gòu)，這樣可以有效的減少磁場由于泄露引起的輻射。電屏蔽的作用是減少和減弱高頻率磁場造成的危害，材料的內(nèi)部會由于電磁場的作用而產(chǎn)生內(nèi)部的渦流，因此可以減弱電磁輻射，從而屏蔽了輻射的產(chǎn)生。例如，某線圈和屏蔽材料面對放置，如果假設(shè)該線圈所能夠發(fā)射的磁通沿ｙ方向垂直的進(jìn)入屏蔽材料中，并且屏蔽材料中所產(chǎn)生的渦流在材料表面進(jìn)行運(yùn)動，另外屏蔽材料的邊長遠(yuǎn)大于它的厚度，屏蔽材料自身的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率分別為和σ且保持不變。由以上條件可知，該金屬表面空間電磁場問題可以看作是磁準(zhǔn)靜態(tài)場問題，可知磁準(zhǔn)靜態(tài)場下麥克斯韋的微分形式：(2-1)式中為點(diǎn)磁場強(qiáng)度，為電場強(qiáng)度，為電流密度，為電通量密度，為體電荷密度。電場和磁場都會產(chǎn)生渦流，而渦流損耗會影響材料的屏蔽能力，也會令系統(tǒng)的傳遞效率變低，從而導(dǎo)致金屬導(dǎo)體溫度升高，產(chǎn)生危險(xiǎn)。渦流損耗是最嚴(yán)重的多余損耗，減少該損耗能夠最大限度的提高系統(tǒng)傳輸效率。渦流在不同導(dǎo)體中傳播的效果也不同。工程上定義電磁場強(qiáng)度的振幅衰減到其表面初振幅的QUOTE的深度為透入深度，以來表示(2-2)式中為角頻率，為電屏蔽的磁導(dǎo)率，為電導(dǎo)率，通過公式可知，頻率變大，該材料的投入深度將急劇減少。1.1.2磁屏蔽原理在無線電能傳輸系統(tǒng)中，為了增加線圈耦合，提高電能的傳輸效率，一般采用高磁導(dǎo)率材料制作磁屏蔽機(jī)構(gòu)。靜磁保護(hù)是由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料制成，以保護(hù)外部磁場。靜磁屏蔽的原理可以解釋為自電路的概念。如果將鐵磁性材料制成長方形電路，那么在外磁場中，大部分磁場集中在鐵磁電路上。這可以對鐵磁性材料和鋼中的空氣進(jìn)行并行分析。鐵磁性材料的滲透率比空氣的滲透率大數(shù)千倍，所以鋼的磁阻比鐵磁性材料的磁阻大得多。外磁場的磁感應(yīng)應(yīng)力線大部分是沿著鐵磁性材料的墻壁通過，進(jìn)入孔強(qiáng)的磁通量極少。這樣一來，鐵磁性材料阻斷的孔鋼基本上沒有外部磁場，可以達(dá)到固定靜屏蔽的目的，材料的投影率越高，通壁越厚，材料的屏蔽能力就越好。1.2屏蔽效能系統(tǒng)的能量主要是通過耦合空間磁場來進(jìn)行傳輸。屏蔽效能就是某個(gè)系統(tǒng)被材料罩住之后，對于其中電場或者磁場產(chǎn)生的輻射的削減程度。其中磁場產(chǎn)生的強(qiáng)度用QUOTE來表示，假設(shè)系統(tǒng)中的某一點(diǎn)沒有被屏蔽，那么該點(diǎn)的磁場強(qiáng)度用QUOTE來表示。某能量傳遞系統(tǒng)的屏蔽效能測量示意圖如圖6所示。某一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度的值與該點(diǎn)系統(tǒng)角頻率α以及相應(yīng)的測量點(diǎn)r有關(guān)。因此屏蔽效率可以表示為以下公式：QUOTE